卫星物联网的路由及资源优化研究

• 作 者: 韩钧
• 出 处: 电子科技大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 卫星物联网 路由算法 资源分配 星际链路

近年来,随着社会的发展,物联网已经成为人们生活中重要的一部分。由于地面网络受地形条件影响比较大,只靠地面网络难以实现万物互联的世界,因此卫星物联网的概念应运而生。卫星物联网目前面临的主要难点有卫星网络拓扑动态变化,物联网业务种类数量众多,很容易造成链路拥塞,卫星带宽资源也是十分有限的,并且请求卫星资源分配的延迟也很高。因此本文对上述卫星物联网所遇到的问题进行了分析,对卫星物联网场景下的路由传输和资源分配方面进行了研究。本文的主要内容及创新点如下:(1)针对卫星物联网中业务种类数量众多造成卫星链路拥塞的问题,本文提出了一种新型的基于意图的路由解决方案。该路由方案包括预处理算法和基于星际链路的最短路径算法。在基于意图的卫星物联网系统模型下,预处理算法通过意图来解析出用户的需求以及优先级,由意图模型检测网络的拥塞状态,从而决定用户是否接入。然后,采用基于星际链路的最短路径算法,通过源卫星和目的卫星之间的星际链路以及逻辑位置来决定卫星下一跳,从而找到一条最小传输时延的路由。通过仿真测试可以得知,该路由方案在平均端到端延迟、网络丢包率以及网络吞吐量都有良好的性能。(2)针对卫星物联网中卫星带宽资源受限和请求延迟较高的问题,本文在马尔可夫理论的研究基础上,提出了一种卫星带宽资源分配方案。首先根据卫星流量建立马尔可夫状态转移链,通过预测卫星业务流量来降低终端请求延迟。然后,设立一个预测阈值,通过比较预测量和实际量时间的误差大小来决定分配带宽时的业务流量。最后对不同的业务类型进行队列排队,安排高优先级的业务最先进行资源分配。经仿真测试验证得知,该方案在时间延迟、请求成功率、实际获取资源量以及业务阻塞率方面都具有良好的性能。