寬帶多媒體衛(wèi)星星上ATM交換技術(shù)的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著通信技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)多媒體通信業(yè)務(wù)的廣泛需求，寬帶多媒體衛(wèi)星通信已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。通信衛(wèi)星也已經(jīng)從一個(gè)透明轉(zhuǎn)發(fā)器逐步發(fā)展成為采用星上處理和星上交換技術(shù)的再生式轉(zhuǎn)發(fā)器。星上處理及星上交換等技術(shù)不僅可以提高信息傳輸能力，還可以使系統(tǒng)更為靈活，適應(yīng)性更強(qiáng)。與面向非連接的IP交換技術(shù)相比，面向連接的ATM交換技術(shù)發(fā)展的更為成熟穩(wěn)定，它不僅可以靈活分配帶寬、提供端到端服務(wù)質(zhì)量保證，還可以在將來(lái)通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)一步升級(jí)。本文在分析國(guó)內(nèi)

2、外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)一種采用星上ATM交換體制的寬帶多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)，從星上有效載荷部分所面臨的問(wèn)題出發(fā)，深入研究了以下幾個(gè)問(wèn)題：
　　第一，對(duì)星上ATM交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。隨著衛(wèi)星通信系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和交換技術(shù)的發(fā)展，星上交換結(jié)構(gòu)從簡(jiǎn)單的單路徑結(jié)構(gòu)發(fā)展到復(fù)雜的多路徑網(wǎng)絡(luò)，對(duì)星上交換結(jié)構(gòu)性能的要求也更側(cè)重于擅長(zhǎng)應(yīng)對(duì)突發(fā)業(yè)務(wù)和熱點(diǎn)業(yè)務(wù)。本文通過(guò)分析比較現(xiàn)有的幾種星上ATM交換結(jié)構(gòu)的時(shí)延特性，給出了一個(gè)基于Benes網(wǎng)絡(luò)的星上AT

3、M交換結(jié)構(gòu)。
　　第二，對(duì)星上ATM交換結(jié)構(gòu)中路由算法的研究。分析Benes網(wǎng)絡(luò)的路徑特性，指出Benes網(wǎng)絡(luò)的路由功能是由其分發(fā)網(wǎng)中的分發(fā)算法來(lái)決定。考慮到衛(wèi)星業(yè)務(wù)流量的隨機(jī)性和突發(fā)性會(huì)引發(fā)星上交換結(jié)構(gòu)擁塞，并引起過(guò)多的交換時(shí)延，本文提出了一種將蟻群尋路機(jī)制與擁塞規(guī)避機(jī)制相結(jié)合的蟻群分發(fā)算法。該算法能夠有效降低擁塞，減少交換時(shí)延，尤其是在處理突發(fā)業(yè)務(wù)和熱點(diǎn)業(yè)務(wù)時(shí)比其他經(jīng)典算法具有更佳的時(shí)延特性。
　　第三，對(duì)多優(yōu)先級(jí)緩存管

4、理策略進(jìn)行研究。緩存管理策略是緩存管理的重要組成部分，對(duì)保證端到端服務(wù)質(zhì)量十分關(guān)鍵。鑒于當(dāng)前緩存管理策略對(duì)流量變化的適應(yīng)性方面的不足，本文提出了一種改進(jìn)的多優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)閾值優(yōu)化策略。該策略充分考慮輸出帶寬服務(wù)速率對(duì)不同優(yōu)先級(jí)信元閾值的影響，結(jié)合輸出帶寬來(lái)調(diào)整閾值，與經(jīng)典的緩存管理算法相比，在信元丟失率和吞吐性能等方面均有明顯改善。
　　第四，對(duì)基于隊(duì)列和負(fù)載狀態(tài)的早期分組丟棄算法的研究。信元丟棄策略是緩解星上緩存短期擁塞的重要手段，

5、與星上緩存管理策略相結(jié)合能更好的提高星上緩存性能。鑒于現(xiàn)有星上信元丟棄策略在穩(wěn)定性方面的不足，提出了一種基于隊(duì)列和負(fù)載狀態(tài)的早期分組丟棄算法，該算法利用隊(duì)列長(zhǎng)度和負(fù)載狀態(tài)作為參數(shù)來(lái)調(diào)整信元丟棄概率，不僅在穩(wěn)定性方面優(yōu)于其他算法，同時(shí)在信元丟失率和吞吐性能方面也具有一定優(yōu)勢(shì)。
　　第五，對(duì)星上擁塞控制機(jī)制的研究。衛(wèi)星閉環(huán)擁塞控制機(jī)制可以有效緩解非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的長(zhǎng)時(shí)突發(fā)引起的星上擁塞。為了提高擁塞規(guī)避效果，目前主要采用定期監(jiān)測(cè)定期反饋方案