[發(fā)明專利]一種基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811536441.8
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109286640B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司鵬搏;郝國超;劉雯琪;于航;吳文君;張延華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04B7/185
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的通信方法，其特征在于：

本方法的實現(xiàn)過程如下，

1)系統(tǒng)收到用戶的通信申請，系統(tǒng)同意請求后開始通信；

2)通過獲取通信衛(wèi)星品質(zhì)因數(shù)、通信帶寬和用戶發(fā)送功率以及通信鏈路長度和此次的傳輸波長參數(shù)判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)，將各個參數(shù)帶入公式中進(jìn)行計算，得到初始發(fā)送速率，并以此完成通信連接操作；

3)系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)整環(huán)節(jié)，每完成k次數(shù)據(jù)包的傳輸，就重新計算丟包間隔C_i'并生成新的數(shù)據(jù)發(fā)送率X；

4)本次通信結(jié)束；

TFRC協(xié)議是基于TCP Reno吞吐量方程式(1)計算得出數(shù)據(jù)發(fā)送速率X；

X是數(shù)據(jù)流的傳輸速率；

S是數(shù)據(jù)包大小；

R是數(shù)據(jù)包往返時間RTT；

b是ack應(yīng)答中確認(rèn)的數(shù)據(jù)包數(shù)量，通常取1；

p是丟失事件率；

t_RTO是超時重傳等待時間，為4×R；

決定因素是網(wǎng)絡(luò)中的丟失事件率p，該丟失事件率p為一定時間內(nèi)平均丟包事件間隔的倒數(shù)，丟包間隔指的是兩次丟包事件之間的數(shù)據(jù)包數(shù)量；在有線網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)擁塞是造成鏈路中數(shù)據(jù)包丟失的主要原因，丟失事件率p能夠反應(yīng)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；但在無線網(wǎng)絡(luò)中由于存在一定的無線誤碼率，協(xié)議無法區(qū)分丟包類型，將所有丟包全部判定為網(wǎng)絡(luò)擁塞造成，丟失事件率的計算受到影響，過多的降低數(shù)據(jù)發(fā)送速率，造成系統(tǒng)性能下降；有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的丟包間隔中，字母C代表擁塞丟包，W代表無線誤碼丟包；

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)接收端載噪比即載波功率C與噪聲功率N之比通過公式(2)計算得出

EIRP發(fā)射機(jī)等效全向輻射功率；

L_t是發(fā)送饋線損耗；

L_r是接收饋線損耗；

k是玻爾茲曼常數(shù)，k＝1.38×10^-23J/K；

B是帶寬；

T是噪聲源的噪聲溫度；

G/T是接收系統(tǒng)的品質(zhì)因數(shù)；

式(2)中，發(fā)射機(jī)等效全向輻射功率EIRP和接收天線增益G是固定值，而自由空間傳輸損耗L_f通過公式(3)計算

由于工作波長與頻率的關(guān)系為λ＝c/f，所以化簡得到公式(4)；

將π、c常數(shù)帶入，簡化為公式(5)，由此看出自由空間傳輸損耗主要與鏈路長度d和波長f有關(guān)；

L_f＝92.44+20lgd+20lgf (5)

令L＝L_fL_tL_r，并將其定義為鏈路及系統(tǒng)損耗和余量，于是有：

C/N(dB)＝EIRP(dBw)+G/T(dBk)-L(dB)-k(dBw/k)-B(dBHz) (6)

數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常有BPSK和QPSK兩種調(diào)制解調(diào)方式；其誤碼率公式為：

而大小為packet_size的數(shù)據(jù)包的丟失概率packet_loss為：

packet_loss＝1-(1-P_e)^packet_size (8)

于是鏈路誤碼率P_e就能夠通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)進(jìn)行預(yù)估計算；新的丟包間隔C_i'由公式(9)計算得出，最后帶入公式(10)得出準(zhǔn)確的丟失事件率；

C_i′＝C_i×(1+packet_loss) (9)

C_i是丟包間隔；

packet_loss是丟包率；

w_i是權(quán)重系數(shù)；

最后重新帶入公式(1)中，得出數(shù)據(jù)發(fā)送速率。