卫星通信系统跨层带宽分配研究范文

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作为通信领域的主要构成部分，卫星通信系统近年来逐渐倾向于高频率、高速率以及大带宽等特征，以宽带多媒体通信网络作为系统设计主要目标。但因其自身仍以Ku频段为主提供系统容量，很难使用用户的业务需要，要求做好跨层带宽分配工作，并将更多多媒体通信技术引入其中，使卫星通信系统适用性更强。因此，对跨层技术与多媒体通信技术在系统中的设计与应用分析具有十分重要的意义。

1跨层技术的相关概述

关于跨层技术，根据以往学者研究，其在宽带卫星标准中主要体现在：第一，返向信道协议，其将系统中的多址接入方式、物理层定义、交互式模型以及管理模块等进行明确。第二，卫星网络标准，该标准中更倾向于将MAC/SLC层定义、物理层定义等融入其中，并考虑在链接控制、卫星链路控制等方面制定标准协议。第三，跨层技术内容，主要包括QoS结构、TCP加强技术等。事实上，跨层技术在通信系统中侧重于Qos结构、MAC层以及物理层等方面，通过设计完善有利于通信系统整体容量提升，而且在抵抗雨衰方面的能力得以提高。

2跨层系统模型的设计

2.1跨层系统模型的设计在卫星通信系统中，其存在较为明显信道条件差、系统时延大等特征，无法符合QoS要求与交互式业务需求，需要通过跨层设计使系统整体性能得以优化。模型构建中首先需从应用层设计着手，一般应用层是用户业务属性的具体表现，若底层网络协议较为单一，其将难以满足用户业务需求。因此，将跨层技术应用其中，主要需结合业务时延、QoS要求、数据速率特征等相关要求，确保相应网络协议得以优化。其次，从传输层设计角度，其主要用于连接端与端，相关的如吞吐量、拥塞窗口以及往返时间等都可作为设计的重要参数。以其中拥塞窗口为例，一旦系统因无线信道条件过差而发生数据丢失情况，此时系统传输效率将受到影响，对此便需明确拥塞窗口的相关参数。再次，网络层的设计，该部分设计的目的主要在于做好IP数据包寻址、路由选择等控制，将跨层技术的引入其中可保证数据包的发送更为便捷，如应用层、网络层间，跨层技术的应用主要表现在利用应用层相关QoS信息、业务优先级等使网络层路由策略被合理优化，这样数据包的转发可自动进行寻址。最后，数据链路层，该部分功能侧重于合理分配时隙资源，将跨层技术引入其中，主要使链路传输的可靠性得以保障。例如，对于不同应用层业务，在数据帧处理过程中应注意对不同时延要求、可靠性要求进行采取不同的跨层设计方式，如数据帧要求具有较高的可靠性，应注重通过ARQ层跨层设计使该问题得以解决，而对于数据帧具有低时延要求问题，要求进行优先处理。除此之外，模型设计过程中还需考虑到物理层设计内容，其功能在于数据传输过程中，能够使数据控制在相应的误码率范围。将跨层技术引入其中，如编译码技术，其便是对应用层、物理层进行跨层设计的重要方式。

2.2跨层带宽分配设计在带宽分配设计中，首先需进行分配框架的构建，主要以应用层、传输层、网络层、MAC层、物理层为主。其中应用层框架内，QoS相关参数主要表现在响应时间、优先级等方面；传输层中的QoS参数以时延为主；网络层参数包括带宽要求、丢包率以及时延等；物理层侧重于符号速率以及误码率；而MAC层注重对预留宽带、可持续速率等参数进行分析。其次，需做好分配约束条件的设计。以MF-TDMA接入方式为例，其是现代大多通信系统中常用的多址接入方式，其在约束条件上主要表现为：对于不同卫星终端避免应用同一时隙资源、带宽分配中避免存在时间重叠问题、带宽分配上限以一个载波容量为主。

3多媒体通信技术的应用

单纯依托于跨层设计，卫星通信系统在通信功能上将无法得到最大程度的发挥，需将多媒体通信技术引入其中，这样在系统应用下用户之间可实时交换信息。具体技术应用主要表现在H.264/AVC标准的制定、视频误码控制以及去块滤波器等方面。其中在标准制定中，可靠率对数字视频引入相应的编解码标准，即H.264，其又可叫做AVC，利用其对系统进行解码，可使解码效率得以提高，而从压缩图像方面看，该标准在保持较高数据压缩率的同时不会过多占用网络带宽，能够最大程度的节约带宽资源。在误码控制方面，以视频信号为例，系统传输信号过程中往往存在中断、延迟等问题，容易出现丢包或误码现象，所以需引入误码掩码技术，可通过有效的解码形式对接收端信息进行分析，若存在数据丢失情况可直接进行恢复。另外，去块滤波器方面，其作用在于将解码块效应进行解决，通常解码完成后很可能存在虚假边界现象，特别引入H.264/AVC，这种现象更为明显，所以需通过去块滤波器使视频质量得到提升。

4结语

跨层技术与多媒体通信技术的应用是提高卫星通信系统整体性能的重要途径。实际应用过程中应正视跨层技术的基本内涵，做好跨层模型的设计，同时还需考虑将去块滤波器、误码掩码技术以及H.264标准引入其中，使体统应用能力得以提升，更好地为其所在行业领域服务。

作者：孟祥辉 单位：国家新闻出版广电总局无线局五四二台