[發明專利]一種基于增強爭用解決Aloha的天基信息港接入方法

在審

• 申請號: 202010400898.7
• 申請日: 2020-05-11
• 公開（公告）號: CN111642025A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 冉靜;秦興;劉元安;胡鶴飛;張洪光;袁東明
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W74/00
• 分類號: H04W74/00;H04W74/04;H04W74/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于增強爭用解決Aloha的天基信息港接入方法，屬于衛星通信領域，用以解決高動態終端與新一代天基信息港系統通信時，面臨的快速接入的問題。該方法首先構建系統衛星接入系統模型；然后當用戶終端有接入需求時，利用接入控制來計算發送數據包的具體時刻，當數據包發送時，用戶終端利用本地時鐘將信道劃分為時隙，隨機將數據包放入時隙中發送；最后利用用戶終端在通信過程中被系統多星覆蓋的特點，每顆接受端衛星接收到數據包后，將數據包轉發到天基信息港中進行干擾消除，直到成功解碼出所有數據包或者到達最大迭代次數為止。本發明可以優化系統的吞吐率與丟包率指標，提升資源利用率，并可以優化高動態終端的首次接入成功率。

技術領域

本發明提供了一種基于增強爭用解決Aloha的天基信息港接入方法，屬于衛星通信領域。主要涉及一種面向新一代天基信息港系統高動態終端的可靠的快速接入方法。

背景技術

隨著“空天技術”的發展與成熟，滿足天基信息業務多樣化與實時化發展要求的天基信息港的概念應運而生。天基信息港有著較強的在軌信息轉發與處理能力。物理層面上，天基信息港是由五顆同步地球軌道衛星(Geosynchronous Orbit，GEO)通過傾角隔離與偏心率隔離的方法組合在一起，形成的一個“虛擬大衛星”；邏輯層面上，天基信息港是通過“池化”技術將五顆GEO的計算、存儲能力統一起來而形成的一個信息處理與轉發的“計算平臺”。如圖1所示，天基信息港系統主要由天基信息港、低軌道衛星(Low Earth Orbit，LEO)網絡以及相關地面配套設施組成，并通過高速激光鏈路實現衛星間與衛星地、面地之間的連接。

天基信息港系統可以為各類用戶提供通用化與定制化的信息服務，各類用戶可以按照通信終端速率的高低分為高動態終端與低動態終端。高動態終端一般指代的是臨近空間飛行器，與LEO對地速率相比，不可忽略，具有飛行速度快，飛行距離遠，機動能力強等獨特優勢。低動態終端一般指的是手持接入通訊設備與一般交通工具接入通信終端，通信終端速率相對于LEO對地速率來說，可忽略不計。

天基信息港有著較強的在軌信息處理與服務能力，可以取代現有的地面指揮設施進行信息決策，并利用高速激光鏈路傳遞數據信息，能夠優化數據信息傳遞鏈路，減少傳播時延。高動態終端在執行任務時，利用高速激光鏈路接入到天基信息港系統中實現信息裝訂，優化了高動態終端與指揮系統之間信息傳輸的難度。

衛星網絡中接入的目的是讓用戶終端與衛星網絡之間建立一條邏輯通信鏈路，是確保衛星無線通信質量好壞的重要技術之一。現有的衛星網絡多址接入技術可以分為兩類：無沖突接入技術和基于競爭的接入技術，其中無沖突的接入技術又可分類為固定分配接入技術和按需分配接入技術。

常見的固定分配接入技術主要有時分多址接入技術(Time Division MultipleAccess，TDMA)、頻分多址接入技術(Frequency Division Multiple Access，FDMA)、碼分多址接入技術(Code Division Multiple Access，CDMA)和空分多址接入技術(SpaceDivision Multiple Access，SDMA)。固定分配接入技術信道利用率較高，適用于用戶終端固定，業務恒定的場景。但是面對突發性強，占空比較高的業務時，其信道利用率較低，容易造成信道資源的浪費。而天基信息港系統支持下的高動態終端執行的相關任務突發性較高，因此固定分配接入技術不適合該場景。

按需分配多址接入(Demand Assignment Multiple Access，DAMA)技術結合了隨機競爭與固定分配的思想。其主要思想是用戶終端一側通過隨機競爭的方式請求信道資源，接收端一側根據接收到的請求，將衛星信道分配給用戶終端。但是當用戶終端的接入請求較為頻繁時，請求分配資源的過程降低了效率，并且增加了不必要的傳播時延。