[發明專利]非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法

有效

• 申請號: 201811625235.4
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109548169B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 劉勤;蔡冬桃;黃鵬宇;李紅艷
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04B7/185
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于衛星通信技術領域，公開了一種非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法；非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法根據應用場景，在一個廣播周期T_{AGT_ADV}起始時刻，通過衛星廣播相關信息，觸發的覆蓋區域內的新增用戶數為N，這些用戶需要同時啟動移動性管理過程，以時隙ALOHA方式向衛星競爭接入并發送移動性管理請求信息；為了降低由于競爭沖突導致的系統開銷，提高系統的接入性能，構建最少平均時間開銷的優化目標表達式，求出此時系統的最優用戶數，并求出最優的廣播周期本發明解決了現有技術非靜止軌道衛星通信系統中存在因同時被廣播觸發產生移動性管理業務造成的競爭接入沖突，系統接入性能降低的問題。

技術領域

本發明屬于衛星通信技術領域，尤其涉及一種非靜止軌道衛星通信系統用于移動性管理的最優廣播周期計算方法。

背景技術

衛星通信是指利用人造地球衛星作為通信網絡的中繼節點或者通信節點進行通信的方式。在微波通信和航天技術基礎上發展起來的一門新興的無線通信技術。衛星通信以覆蓋區域大、通信距離遠、通信容量大、通信線路穩定、質量好等優點成為了現在研究的熱點。衛星通信系統中的非靜止軌道衛星與地面用戶的相對運動，導致用戶被動的產生移動性管理事件。

目前業內常用的現有技術中，用戶通常根據衛星周期性發送的廣播信息，判斷自身已經被動的從原邏輯鏈接衛星被移交至新的邏輯鏈接衛星，然后用戶和新鏈接衛星之間通過相關握手協議和信息交互，完成用戶的移動性位置遷移。

然而，當較多地面用戶在一定范圍內密布時，如傳感器網絡等，出現大量用戶由新衛星的廣播觸發而同時向衛星發送移動性管理信息的情況。對于資源有限的衛星通信系統，同時發生的移動性管理業務勢必引起有限接入資源上的競爭和沖突。在其中，廣播信息的周期決定了相同時間進行移動性管理競爭接入的用戶數量，競爭的用戶數多，系統處理沖突的開銷大，競爭的用戶數少，系統的既定公共開銷浪費大。為了達到系統性能最優，在移動性管理過程中進行最優廣播周期的計算是有意義的。

綜上所述，現有技術存在的問題是：現有技術非靜止軌道衛星通信系統中存在因同時被廣播觸發產生移動性管理業務造成的競爭接入沖突，此時廣播的周期對于系統接入性能有極大的影響，所以，需要計算最優的廣播周期。

解決上述問題的難度和意義：針對上述問題，通過計算系統的接入開銷表達式，得到一個最優的廣播周期，使得系統的接入性能最優。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法。

本發明是這樣實現的，一種非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法，所述非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法，在一個廣播周期T_{AGT_ADV}起始時刻，通過衛星廣播相關信息，觸發的覆蓋區域內的新增用戶數為N，這些用戶需要同時啟動移動性管理過程，以時隙ALOHA方式向衛星競爭接入并發送移動性管理請求信息；為了降低由于競爭沖突導致的系統開銷，提高系統的接入性能，構建最少平均時間開銷的優化目標表達式，求出此時系統的最優用戶數，并求出最優的廣播周期

進一步，所述非靜止軌道衛星通信系統移動性管理最優廣播周期計算方法具體包括：

第一步，計算移動性管理平均接入請求總次數。由非隔離二叉樹形沖突分解算法，N個沖突數據包則需要經過平均L_N次分解：

其中p為選擇左時隙發信的概率，1-p為選擇右時隙發信的概率。通常情況下p取0.5，形成的分解次數最少。

那么針對N個用戶成功完成移動性管理任務的平均接入請求總次數表示為：

F(N)＝L_N+N；

整理可得：