卫星网络性能评价的随机网络演算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106571883A(43)申请公布日2017.04.19(21)申请号201610514042.6(22)申请日2016.07.04(71)申请人长春理工大学地址130022吉林省长春市卫星路7186号科技大厦B座1603室(72)发明人底晓强李锦青祁晖从立钢王敏毕琳任唯武杨华民姜会林(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人王薇(51)Int.Cl.H04B17/309(2015.01)H04B17/391(2015.01)H04B7/185(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图9页(54)发明名称卫星网络性能评价的随机网络演算方法(57)摘要本发明涉及一种卫星网络性能评价的随机网络演算方法，其特征在于：跨层卫星通信系统地面用户甲若要将信息传送给地面用户乙，需要经过低轨卫星转发至中轨卫星，在经由中轨卫星转发，最终到达目的低轨卫星，交付地面用户乙。其解决了由于卫星信道复杂多变，受自由空间、多普勒频移以及噪声的影响，而导致的数据业务流的服务质量下降的问题，提出一种基于随机网络演算的跨层端到端的星间链路性能分析方法，即对星间信道的随机性性能指标：链路延时、积压等进行分析。CN106571883ACN106571883A权利要求书1/2页1.一种卫星网络性能评价的随机网络演算方法，其特征在于具体的演算步骤如下：步骤一、单个数据流随机到达曲线及边界函数如公式一所示：公式一、公式一中表示在时间间隔内数据到达的累积量，即进入卫星星间链路传输的数据累积量；中为随机到达曲线，表示该随机到达曲线的边界函数，P表示概率，表示求上确界；步骤二、单个网络节点提供的随机服务曲线及边界函数如公式二所示：公式二、是在时间间隔内单个网络节点数据输出的累积量；表示单个网络节点提供的随机服务曲线，表示该随机服务曲线的边界函数，表示卷积运算；步骤三、根据数据流的叠加特性及步骤一所述单个数据流随机到达曲线及边界函数，计算多条数据流聚合的随机到达曲线和边界函数；N条到达的数据流聚合过程表示为；其中表示第i个数据流在时间间隔内数据到达的累积量，；则N条到达的数据流聚合的随机到达曲线以公式三表示为：公式三、其中表示相应第i个数据流随机到达曲线；N条到达的数据流聚合的随机到达曲线的边界函数以公式四表示为：公式四、其中分别表示第1个，第2个以及第N个数据流的随机到达曲线；步骤四、从聚合流中分离出单独的目标流的服务特性曲线及边界函数；数据流在经由本发明所述整个跨层网络传输的过程中，经第j个中继卫星转发时，可能会有其他数据流同时汇聚至该网络节点；步骤三所述到达聚合流由两部分组成，为本发明方法最终要计算和分析的数据流称为目标流，是与汇聚在同一中继网络节点的其他数据流，称为交叉流或干扰流；第j个网络节点对到达聚合流提供的随机服务曲线为，其边界函数为；交叉流满足随机到达曲线，边界函数为，则第j个网络节点为目标流提供的随机服务曲线如公式五所示：公式五、第j个网络节点为目标流提供的随机服务曲线的边界函数如公式六所示：公式六、；步骤五、数据流依次经过多个串联的网络节点，即M个MEO串联中继转发的情况下整个2CN106571883A权利要求书2/2页串联网络所提供的端到端的随机服务曲线由公式七所示：公式七、其中分别表示第1个，第2个以及第M个网络节点所提供的随机服务曲线；整个串联网络所提供的端到端的随机服务曲线的边界函数由公式八所示：公式八、其中分别表示第1个，第2个以及第M个网络节点所提供的随机服务曲线的边界函数；步骤六、目标流经由M个MEO中继转发的跨层卫星端到端的时延边界如公式九所示：公式九、表示端到端的延时边界，表示在违背量为x的情况下和这两个函数之间的最大水平距离；表示M个网络节点提供的端到端的随机服务曲线，由步骤四和步骤五推导可得，，其中表示第j个网络节点所提供的随机服务曲线，表示流入第j个网络节点的交叉流；表示目标流的随机到达曲线，表示目标流的随机到达曲线的边界函数，表示第j个网络节点提供的随机服务曲线的边界函数；步骤七、目标流经由M个MEO中继转发的跨层卫星端到端的积压边界如公式十所示：其中表示在违背量为x的情况下和这两个函数之间的最大垂直距离，％表示去卷积运算。3CN106571883A说明书1/12页卫星网络性能评价的随机网络演算方法技术领域[0001]本发明涉及一种卫星网络性能评价的随机网络演算方法，是一种基于随机网络演算的跨层卫星网络端到端星间链路性能评价方法，属于卫星无线通信技术领域。背景技术[0002]地面通信网络由于受到经济与技术的制约，仅覆盖了地球表面的局部地区，而随着移动通信业务需求的快速增长，如何为地面通信网络所不能覆盖的地区，特别是在一些特