宽带卫星通信系统弹性容量研究

在高频段、全IP、多媒体、自适应调制编码等相关技术的发展推动下，宽带卫星通信系统的有效通信容量由静态转为弹性可变，在弹性容量下如何满足各种多媒体业务的QOS要求成为迫切需要解决的问题。本课题面向未来宽带卫星通信的发展方向，着眼于弹性容量理论中的一系列关键科学问题，建立弹性容量模型，借鉴跨层设计思想，在充分考虑链路及业务预测精度、业务QOS要求的基础上采用立体多目标优化的方法进行频谱快速优化重构，为构建新一代宽带卫星通信系统奠定理论和应用基础。

针对新一代宽带卫星通信系统业务动态性和链路动态性更强的问题，提出宽带卫星通信系统容量弹性可变的概念。课题组在分析当前宽带卫星通信系统典型特点的基础上，建立了基于弹性容量的宽带卫星通信系统分层带宽管理框架；通过对多媒体业务的建模与分析，利用非负矩阵分解的方法实现多用户IP业务流量的预测，基于组合模型去除自相似网络流量的长相关性，利用控制图方法将网络流量中的突发流量进行分离，实现了不同应用环境下多媒体业务特性的预测；根据频谱优化时间尺度的不同，从多点波束功率分配、突发时间计划生成和带宽动态调度三个层面设计频谱快速优化重构算法，重点解决了功率利用率,系统带宽响应能力和服务公平性等一系列问题；利用跨层思想对宽带卫星通信系统的QoS保障体系进行设计，提出一种基于发送状态更新的带宽请求算法，利用跨层信息交互分别针对实时和非实时业务提出一种时隙封装算法，有效提高了时隙封装的效率和系统服务保障能力；通过建立低轨道和静止轨道宽带卫星通信系统的仿真平台对关键算法进行了有效验证。相关研究可为建立新一代全IP宽带卫星通信系统提供理论和应用基础。