衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)自相似業(yè)務(wù)預(yù)測方法的研究.pdf

1、地面因特網(wǎng)規(guī)模的空前繁榮推動了下一代網(wǎng)絡(luò)(Next Generation Network)的迅猛發(fā)展，形成了集合陸、海、空、天的空天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)。作為地面網(wǎng)絡(luò)的旁路網(wǎng)絡(luò)，寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)緩解地面互聯(lián)網(wǎng)的壓力的同時，又面臨著一系列亟待解決的困難。如寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)以TCP/IP為承載方式和信息傳輸平臺，使得對其原本適用于地面的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實用性有了新的要求；而地面-衛(wèi)星的混合網(wǎng)絡(luò)本身的復(fù)雜性以及對互融網(wǎng)絡(luò)資源的分配也有較大的難度等問題使得對

2、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量(QoS，Quality of Service)保障的討論成為一項必要且重要的研究課題。
　　著眼于寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)QoS的要求，本論文從衛(wèi)星節(jié)點接收和轉(zhuǎn)發(fā)分組數(shù)據(jù)的角度，分別論證星間骨干網(wǎng)中自相似業(yè)務(wù)量通過一次跳變在目的衛(wèi)星節(jié)點處匯聚的流量的自相似特性，以及衛(wèi)星作為傳輸數(shù)據(jù)的中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的自相似特性。另外，還探討了地面-衛(wèi)星混合網(wǎng)絡(luò)中從地面信關(guān)站轉(zhuǎn)發(fā)到衛(wèi)星鏈路上的流量數(shù)據(jù)的自相似性；并通過建立ON/OFF源的

3、自相似業(yè)務(wù)流量模型以及Pareto/M/1/C的排隊模型來實驗證明衛(wèi)星通信系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有自相似性。最后，論證了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)的自相似程度的增加能導(dǎo)致更高的系統(tǒng)丟包率和系統(tǒng)所需帶寬，從而使通信系統(tǒng)的性能惡化，降低QoS。
　　由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)上的流量不可獲取，因此通過對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸模型的分析，采用適當(dāng)?shù)牡孛婢W(wǎng)絡(luò)自相似流量作為參考來建立基于小波的ARIMA預(yù)測模型。在理論指導(dǎo)下通過Matlab仿真實驗，選取基礎(chǔ)小波sy

4、m小波對非平穩(wěn)、周期變換且具有長相關(guān)性的網(wǎng)絡(luò)流進(jìn)行三層小波分解，從而使自相似網(wǎng)絡(luò)流量平穩(wěn)化且使其自相似程度得以降低。針對本論文提出的預(yù)測模型，選取預(yù)測樣本數(shù)目為100，預(yù)測步長為5，預(yù)測樣本數(shù)與預(yù)測數(shù)的比為20:1的預(yù)測模型對小波分解后的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測能夠達(dá)到最好的預(yù)測效果，其預(yù)測均方根誤差為0.1773。
　　本系統(tǒng)的預(yù)測結(jié)果用于提供衛(wèi)星星上調(diào)度的隊列信息、為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的跨層調(diào)度以及帶寬分配等提供可靠的參照數(shù)據(jù)，從而為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞