[發(fā)明專利]適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)信道資源管理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210524432.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN103441790A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫力娟;張濤;周劍;葉曉國(guó);肖甫;王汝傳;郭劍;韓崇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185;H04W72/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)信道資源管理方法，支持多用戶到達(dá)時(shí)，通過(guò)區(qū)分vip用戶和普通用戶，以及同種用戶不同業(yè)務(wù)來(lái)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分；通過(guò)價(jià)格函數(shù)和博弈的方法實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)類型之間資源使用的公平性，同時(shí)，通過(guò)升降級(jí)的方法提高信道資源利用率。

背景技術(shù)

隨著LEO通信系統(tǒng)的發(fā)展，它所提供的業(yè)務(wù)也從傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)擴(kuò)展到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體等多種類型業(yè)務(wù)，而且這些業(yè)務(wù)比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)對(duì)信道帶寬的需求更高。不同業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求也有差別，本文借鑒了3G系統(tǒng)中承載的四種業(yè)務(wù)類型，它們代表了絕大部分通信系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)類型(如下表所示)。

對(duì)信道而言，它們的主要區(qū)別在于對(duì)傳輸時(shí)延、抖動(dòng)、傳輸帶寬以及數(shù)據(jù)誤碼率的不同。由于特定場(chǎng)景的需要，我們?cè)O(shè)置了vip用戶和普通用戶，vip用戶的優(yōu)先級(jí)會(huì)高于普通用戶，因此多用戶到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)需要區(qū)分不同用戶、不同業(yè)務(wù)類型，根據(jù)它們的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行信道資源分配，才能提供更好的服務(wù)，提高資源利用率。

傳統(tǒng)的信道資源管理策略

1、基于多業(yè)務(wù)的多門限信道預(yù)留策略。將波束小區(qū)里部分信道預(yù)留下來(lái)給優(yōu)先級(jí)較高的用戶，這樣能夠保證優(yōu)先級(jí)較高的用戶能夠得到足夠的信道資源，但是，容易出現(xiàn)信道閑置，當(dāng)沒(méi)有或者高優(yōu)先級(jí)用戶數(shù)量較少時(shí)，導(dǎo)致信道資源浪費(fèi)，同時(shí)低優(yōu)先級(jí)用戶無(wú)法得到信道資源，使得信道資源利用率較低且沒(méi)有公平性。

2、基于多業(yè)務(wù)的升降級(jí)策略。根據(jù)各業(yè)務(wù)類型的QoS等級(jí)，按照一定的升降級(jí)準(zhǔn)則令某些用戶接受降級(jí)服務(wù)，以保證有新的帶寬資源分配給更多的用戶。通過(guò)運(yùn)用QoS降級(jí)，帶寬利用率得到明顯提高，但忽略了用戶本身受QoS降級(jí)策略的影響。

3、基于多業(yè)務(wù)的權(quán)重公平原則和價(jià)格函數(shù)策略。采用價(jià)格函數(shù)、效用函數(shù)和接入概率等參數(shù)控制接入呼叫，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)收益的最大化，也間接實(shí)現(xiàn)了公平性，但是在業(yè)務(wù)量較小時(shí)，流量較大的流媒體業(yè)務(wù)因?yàn)閮r(jià)格較高，導(dǎo)致阻塞率較大，導(dǎo)致資源利用率不高。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：由于信道資源的稀缺性，面臨的問(wèn)題是如何用有限的信道資源提供更高質(zhì)量的服務(wù)，提高信道資源的利用率，使總的用戶滿意度更高。針對(duì)上述策略存在的不足，本發(fā)明提供一種適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多業(yè)務(wù)信道資源管理方法，支持多用戶到達(dá)時(shí)通過(guò)區(qū)分vip用戶和普通用戶，以及同種用戶不同業(yè)務(wù)來(lái)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)考慮；通過(guò)價(jià)格函數(shù)和博弈的方法實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)類型之間資源使用的公平性，提高用戶整體滿意度；通過(guò)升降級(jí)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，提高資源利用率。

技術(shù)方案：

1基于博弈論與價(jià)格理論的信道管理模型

本發(fā)明借用微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中幾個(gè)概念，采用柯布-道格拉斯效用函數(shù)，構(gòu)造了一種價(jià)格函數(shù)，這里的價(jià)格并不是真正意義上的商品價(jià)格，而是一種虛指，用來(lái)反映負(fù)載和傳輸速率的變化，指導(dǎo)信道資源的分配。小區(qū)中用戶的數(shù)目和信道資源的消耗是動(dòng)態(tài)變化的。當(dāng)用戶數(shù)目較少，信道相對(duì)空閑的時(shí)候，信道資源的價(jià)格相對(duì)較低；當(dāng)小區(qū)中用戶數(shù)量較大，信道資源消耗較為嚴(yán)重的時(shí)候，價(jià)格就會(huì)提高。這樣，既可以避免信道資源的過(guò)分閑置，也能防止過(guò)多用戶無(wú)限制地使用信道資源，導(dǎo)致信道阻塞。

1.1博弈論與價(jià)格理論中的相關(guān)定義

納什均衡：在有限策略集的非合作雙人博弈中，博弈方甲和乙，他們的策略集分別為A={a₁，a₂,…,a_m}和B={b₁,b₂,…b_m}，不同策略集條件下的效用為（a_ij,b_ij），其中，a_ij、b_ij分別為博弈方甲和乙在取策略a_i和b_j時(shí)的效用。對(duì)于一個(gè)策略組合（a_i0，b_j0），如果滿足max?a_ij0=a_i0j0和max?b_i0j=b_i0j0，則該策略組合就被認(rèn)為達(dá)到了納什均衡。

價(jià)格函數(shù)：采用柯布-道格拉斯偏好模式，即P(η,R)=η^αR^β，η表示負(fù)載，R表示傳輸比特率。α和β為敏感因子。

效用：效用在經(jīng)濟(jì)學(xué)中是指當(dāng)一個(gè)消費(fèi)者消費(fèi)一件商品或服務(wù)時(shí)所獲得的福利。此處是指用戶對(duì)提供的信道資源服務(wù)質(zhì)量的滿意度。

效用函數(shù)：用來(lái)衡量滿意度的表達(dá)式。

1.2一些典型業(yè)務(wù)的效用表達(dá)式：