衛(wèi)星通信系統(tǒng)ALOHA技術(shù)分析論文
摘要：ALOHA技術(shù)作為一種常見的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信接入技術(shù)，已經(jīng)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。文章簡要介紹了ALOHA技術(shù)，對常見技術(shù)類型進(jìn)行了分析，并詳細(xì)探討了時(shí)隙ALOHA技術(shù)穩(wěn)態(tài)控制側(cè)策略，僅供參考。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信系統(tǒng)；ALOHA技術(shù)；常見類型；穩(wěn)態(tài)控制策略
一、ALOHA技術(shù)簡要介紹
ALOHA技術(shù)屬于一種隨機(jī)多址通信技術(shù)，對于多個(gè)分散的用戶來講，借助ALOHA信道便可以使用中心計(jì)算機(jī)，完成一點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信。該項(xiàng)技術(shù)建網(wǎng)簡單，多個(gè)發(fā)射機(jī)可共用一個(gè)信道，即便通信網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)用戶存在，一個(gè)高速接口即可滿足通信需求，同時(shí)可以保證不同用戶之間信息發(fā)送的實(shí)效性[1]。正是由于ALOHA技術(shù)所體現(xiàn)出的眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。
二、衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的常用ALOHA技術(shù)
當(dāng)前比較常見的ALOHA技術(shù)主要包括純ALOHA技術(shù)、時(shí)隙ALOHA技術(shù)、擴(kuò)頻ALOHA技術(shù)等幾種，不同類型技術(shù)的工作原理存在一定差異。首先，純ALOHA技術(shù)出現(xiàn)最早，接入方式也最為簡單，當(dāng)站點(diǎn)有幀存在時(shí)，便會(huì)馬上通過信道發(fā)送，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到應(yīng)答，表示發(fā)送成功，否則需重新發(fā)送，重發(fā)時(shí)需要暫時(shí)等待，然后在任意應(yīng)時(shí)間點(diǎn)再次發(fā)送，直到最后發(fā)送成功。衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的純ALOHA技術(shù)，數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功的確認(rèn)時(shí)間最短為270ms，該技術(shù)信道利用率僅有18.4%。其次，時(shí)隙ALOHA技術(shù)可以提高信道利用率，最高可達(dá)36.8%。在使用時(shí)根據(jù)每一幀發(fā)送所用時(shí)間，將其作為一個(gè)時(shí)間槽，對信道時(shí)間進(jìn)行劃分，時(shí)槽開始后才可發(fā)送站點(diǎn)，如果發(fā)送不成功，則按照純ALOHA技術(shù)重發(fā)策略進(jìn)行重發(fā)，直到發(fā)送成功[2]。
三、ALOHA技術(shù)穩(wěn)態(tài)控制策略
現(xiàn)階段，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，時(shí)隙ALOHA技術(shù)的應(yīng)用最為普遍，但是在工作過程中，信道負(fù)載的增大會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，為避免飽和與振蕩現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要采取相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)控制策略，比較常見的主要包括輸入控制、重發(fā)控制及輸入重發(fā)控制三種。采用輸入控制策略時(shí)，為避免造成信道擁塞，應(yīng)設(shè)定系統(tǒng)中的最大加壓終端數(shù)量，對信道做出限制，當(dāng)超過設(shè)定值后，不允許再接入用戶分組。采用重發(fā)控制策略時(shí)，為避免造成信道擁塞，應(yīng)設(shè)定系統(tǒng)中的.最大加壓終端數(shù)量，并限制分組重發(fā)時(shí)間，當(dāng)超過設(shè)定值后，延長重發(fā)延遲時(shí)間。采用輸入重發(fā)控制策略時(shí)，要同時(shí)控制信道內(nèi)積壓終端數(shù)量和分組重發(fā)時(shí)間。對于這三種穩(wěn)定控制策略的實(shí)現(xiàn)，要先估算系統(tǒng)的積壓終端數(shù)，然后將估算結(jié)果反饋至各個(gè)終端。在此基礎(chǔ)上，此次研究對穩(wěn)態(tài)控制策略做出了改進(jìn)，其主要是對積壓終端數(shù)估計(jì)算法進(jìn)行修正。該算法中運(yùn)用了偽貝葉斯算法，假設(shè)第k個(gè)時(shí)隙起始時(shí)，積壓終端數(shù)為kn，再結(jié)合此時(shí)時(shí)隙接收狀態(tài)的不同，對下一個(gè)時(shí)隙起始時(shí)積壓終端數(shù)進(jìn)行估算，表示為1kn+。采用該修正估算算法進(jìn)行仿真分析，最終結(jié)果顯示，如果終端處于空閑狀態(tài)，每個(gè)時(shí)隙產(chǎn)生新分組概率表示為到達(dá)率，當(dāng)其數(shù)值較低時(shí)，時(shí)延最短的為純ALOHA技術(shù)，但是當(dāng)?shù)竭_(dá)率逐漸變大后，采用輸入控制策略的時(shí)隙ALOHA技術(shù)時(shí)延優(yōu)勢越來越明顯，這是由于采用穩(wěn)態(tài)控制策略后，即便是到達(dá)率不斷增大，也可以有效控制積壓終端數(shù)，降低其發(fā)送分組碰撞幾率，不會(huì)影響吞吐率的持續(xù)增大。另外，時(shí)隙ALOHA技術(shù)引入輸入控制策略后，分組丟失率會(huì)因?yàn)殚T限的存在而略微增大，但是能夠顯著縮短系統(tǒng)分組成功傳輸延遲時(shí)間，證明了此次修正算法的有效性。同時(shí)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)中經(jīng)常遇到信號(hào)被遮蔽現(xiàn)象，陸地上的樹木、建筑及地貌等，都會(huì)對信號(hào)接收功率造成影響，無法保證信號(hào)成功接收。而運(yùn)用捕獲效應(yīng)可以有效解決這種問題，同時(shí)發(fā)送多個(gè)分組，衛(wèi)星成功接收到的分組數(shù)量僅有一個(gè)時(shí)，其他分組信號(hào)將會(huì)被遮蔽，而被接收的分組不會(huì)發(fā)生碰撞，此時(shí)便可以改善遮蔽效益，提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)工作性能。
四、結(jié)語
ALOHA技術(shù)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，基于通信需求的不斷提高，便需要加大這方面技術(shù)的研究力度，在原有穩(wěn)態(tài)控制策略基礎(chǔ)上做出優(yōu)化和改進(jìn)，確保衛(wèi)星通信系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時(shí)還應(yīng)借助捕獲效應(yīng)，改善遮蔽效益，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)通信功能的改良，以充分發(fā)揮ALOHA技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)
[1]朱巍,梁俊,肖楠,等.隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼的衛(wèi)星時(shí)隙ALOHA碰撞重傳策略[J].空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版,2015(6):17-21.
[2]陶孝鋒,任德鋒,董超,等.衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的ALOHA技術(shù)[J].空間電子技術(shù),2014(1):59-63.
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