专利名称：一种卫星通信系统实现无线资源管理的方法
技术领域：
本发明涉及一种卫星通信系统实现无线资源管理的方法，特别是针对
DVB-RCS系统的回传链路资源分配的管理方法。
背景技术：
卫星通信不受地理环境和距离的约束，其点到多点、点到面地覆盖优势 和灵活的移动性，使得卫星通信在通信领域中有明显的优势。随着卫星宽带 多媒体通信的迅速发展，卫星通信系统向支持更高发送速率、更大容量、更 灵活服务、更复杂的多媒体业务的宽带网络系统演进，不同QoS要求业务 的融合，对有回传信道的DVB-RCS系统提出了更高的要求。在DVB-RCS 系统中，无线资源管理方法主要指回传信道的网络资源分配问题，MF-TDMA 体制下的网络资源包括频镨资源和带宽资源，要提高系统的容量，就要对新 到资源进行合理分配，以提供尽可能多的用户接入且保证接入用户的链路质 量。
无线资源管理是实现DVB-RCS系统中回传链路有限频率和带宽资源 高效利用的关键，在保证网络的质量和容量方面都发挥着重要作用。卫星通 信系统中无线资源管理的目标就是在有限网络资源的条件下，为系统中的小 站提供业务质量保证。其基本出发点是在网络业务量分布不均勻等情况下， 灵活分配和动态调整网络的可用资源，最大限度的提高无线频谱利用率，防 止网络拥塞和保持尽可能小的信令负荷。
高性能的资源分配策略能够使网络在保障基本业务需求的前提下，处于 高效的频率带宽资源共享状态，从而使系统有更大的用户容量。目前国内外 普遍采用的信道资源分配方法主要有两类 一种是基于业务分组的分配方 法，合理划分业务组别和优先级、配合相应的占用带宽等级升降策略是实现
的关键，否则会造成高优先级业务的阻塞，导致系统性能的恶化； 一种是基 于信道预留的分配方法，合理的预留信道带宽策略是实现的关键，否则会造 成带宽资源的浪费，导致系统容量的降低。
现有的回传链路分配策略中，单一采用基于业务分组的分配方法不能为 不同付费用户提供基本带宽的保障，单一采用基于信道预留的分配方法不能 体现出不同实时性要求的业务对带宽需求差别的弊端。
发明内容
本发明的技术解决问题针对现有技术的不足，提供一种卫星通信系统 实现无线资源管理的方法，改善不同QoS要求业务的融合导致的信道分配 的不公平性，体现不同付费用户在占用信道资源优先级上的差异，提高接入 小站的回传链路服务质量和系统的容量。
本发明方法的具体步骤如下
(1) 判断主站接收到的不同小站的请求是否来自同一个小站组，即是 否来自相同付费情况的组；如果不同，则付费较多的小站的请求首先被响应， 进入步骤(2);如果相同，则进入步骤(3);
(2) 如果不同则付费较多的小站的请求首先被响应，当该小站的累积 流量超过该小站对应的保障带宽时，通过加权共享方式来使用系统中未被占 用的资源，但使用总量不超过该小站对应的峰值带宽；
(3) 如果请求来自同一个付费组，则依次比较请求业务类别是否相同、 累积流量是否相同，业务类别不同时，则进入步骤(4);业务类别相同且 累积流量相同，则随机响应其中的任意一个请求，业务类别相同但累积流量 不同时，累积容量较低的小站请求将优先获得信道资源，以体现相同付费等 级用户的公平性原则；
(4) 业务类别不同时，进入小站不同业务处理流程，即带宽资源富裕时， 各类业务到达无论优先级高低，均可按需分得带宽；当带宽资源不够满足接入 需求带宽时，则按照预先定义好的优先级顺序从低到高对已接入的业务进行占
用资源的减少，以满足较高优先级业务的带宽需求；如果无法满足^^高优先级 业务的带宽请求，则阻塞该业务；所述的业务类别为话音业务、视频业务和数 据业务，其中话音业务优先级别最高，其次是4见频业务，最后是数据业务；
当完成上述步骤后，系统接收到一个新的容量请求，则进入一个新的容 量时隙分配周期，容量时隙分配周期与超帧的发送周期保持一致。
所述的步骤(4)中按照预先定义好的优先级顺序从低到高对已接入的业 务进行占用资源的减少，以满足较高优先级业务的带宽需求；如果无法满足较 高优先级业务的带宽请求，则阻塞该业务的流程为
(a) 首先依据业务类型确定业务优先级，然后计算系统内剩余带宽是否满 足该业务请求带宽，如果满足则接受该业务请求，如果不满足则检测当前系统 中是否有次优先级别和最次优先级别的业务接入，如果没有则当前该业务请求 被阻塞直到系统中有空闲资源。
(b) 如果有最次优先级别的业务占用了系统资源，则减少该最次优先占用 带宽，空闲出来的带宽分配给当前优先级别高的请求业务，如果系统中没有最 次优先级别的业务只有次优先级别业务占用系统资源，则降低该次优先级别业 务占用带宽，空闲出来的带宽分配给当前请求的优先级别的业务。
所述的业务类别为话音业务、—见频业务和数据业务，其中话音业务优先级 别最高，其次是视频业务，最后是数据业务。当业务类别请求为话音业务时， 其处理流程为
(a) 当为话音业务时，计算系统内剩余带宽是否满足该话音业务请求带宽， 如果满足则接受该请求，如果不满足则检测当前系统中是否有接入数据业务和 视频业务，如果没有则当前话音请求被阻塞直到系统中有空闲资源；
(b) 如果有数据业务占用了系统资源，则减少数据业务占用带宽，空闲出 来的带宽分配给当前请求的话音业务，如果系统中没有数据业务只有视频业务 占用系统资源，则降低一见频业务占用带宽，空闲出来的带宽分配给当前请求的 话音业务。
当业务类别请求为视频业务时，其处理流程为
(a) 当为视频业务时，计算系统内剩余带宽是否满足该视频业务请求带宽， 如果满足则接受该请求，如果不满足则检测当前系统中是否有接入数据业务， 如果没有则当前视频请求被阻塞直到系统中有空闲资源；
(b) 如果有数据业务占用了系统资源，则减少数据业务占用带宽，空闲出
来的带宽分配给当前请求的视频业务。
当业务请求类别为数据业务时，其处理流程为计算系统内剩余带宽是否
满足该数据业务请求带宽，如果满足则接受该请求，如果不满足则当前数据请 求被阻塞直到系统中有空闲资源。
本发明与现有技术相比的有益效果是 (1 )按付费情况分组小站策略将付费情况相同的小站划为一个小站组， 为每个小站组划分一个容量等级，对应一个保证带宽和一个峰值带宽，峰值 带宽即为该小站组请求资源的上限。该策略有效的保障了不同付费用户的权 益。对容量等级较高的小站组，当其累计容量超过保证带宽时，基于对回传 链^各的测量可以通过加权共享来利用其它组的容量；
(2 )公平性带宽分配策略利用统计的累积容量参数来权衡不同小站间 相同优先级业务的容量请求资源分配情况，优先考虑累积容量较少的小站的 容量请求；
(3)多优先级多服务质量等级策略分配策略上，带宽资源富裕时，各 类用户到达无论优先级高低，均可按需分得带宽；带宽资源不够满足接入需 求带宽时，主站依据预先划分的服务等级，把低优先级的服务降级，直到剩 余带宽资源满足高优先级服务请求，而非一次性释放该低优先级服务，从而 使得高优先级的请求能够申请到所需的传输容量；如果无法满足较高优先级 用户的带宽请求时，则阻塞该用户。
图1为本发明的来自不同小站请求处理流程图2为本发明的小站不同业务请求处理流程图。
具体实施例方式
本发明提出的一种基于付费情况、多优先级多服务质量等级的公平性带 宽分配方法可用于DVB-RCS系统回传链路的资源分配。下面结合附图来说 明本发明提出的卫星通信系统实现无线资源管理的方法的具体实施步骤
(1 )主站端，每一个来自小站的容量请求，都#1解析成一组对应的6个参 数，包括组号GroupJD、峰值带宽Peak—BW、保障带宽Base—BW、累积流 量Cumulative_BW、业务优先级Priority和请求带宽W;
(2) 来自不同小站请求处理流程如图1所示。首先判断来自不同小站的请 求是否属于同一个小站组，即判断请求的GroupJD是否相同，如果不同，则 Group—ID对应较多付费组的小站的请求优先响应，而不去比较请求业务的优 先级，进入步骤(3);如果相同，则进入步骤(4);
(3) 按照Group—ID的Base_BW分给该请求设置一个保障带宽，当 Cumulative_BW超过Base—BW时，基于对回传链路的测量，通过加权共享 方式来使用系统中未被占用的资源，但其占用的带宽资源不得超过Peak—BW; 给Culmulative—BW较小的用户较大权重，Culmulative—BW较大的用户较小 权重，来共同分享系统中剩余带宽资源；
(4) 比较来自不同小站请求的业务类型是否相同，如果不同，则按照业务 优先级处理流程来处理，进入步骤(5);如果相同，则比较Cumulative—BW 是否相同，累积容量较低的小站请求将优先获得信道资源，以体现相同付费等 级用户的公平性原则，当出现累积^:量相同情况时，则随机响应其中的任意一 个请求；
(5)图2给出了不同业务优先级处理流程来处理流程，共有三类业务分 别为话音业务Vioce、视频业务Video和数据业务Data,其中话音业务Vioce 级别最高，其次是视频Video,最后是数据Data，话音业务Vioce为恒定速率 业务，视频业务Video和数据业务Data为变速率业务；将视频业务速率分为
5个级别；数据业务Data是利用系统剩余可用资源进行传输，被分配了一个 初始传输速率。实时要求的带宽分别为Ww/ce, W她。和W制a;接入系统的三 种业务的用户数分别为M。,ce, ISUfe。和Ndafa; VBR业务"见频业务和数据业 务)接受带宽减少服务的用户数分别为D^e。和Ddafa;其中仍能接受带宽减少 服务的用户数分别为DDwde。,和DDdafa;三种业务被阻塞的用户数分别为Bv。,ce，
Bv7.cteo和Bcfafa。
以话音业务为例，首先依据业务类型确定业务优先级，然后计算系统内剩 余带宽是否满足业务请求带宽，如果满足则接受该请求，不满足则检测当前系 统中是否有接入数据业务或视频业务，如果没有则当前话音请求被阻塞直到系 统中有空闲资源。
如果数据业务或视频业务占用了系统资源，即Nwye。>0或Ndafa>0,则检测 系统内能接受带宽减少服务的数据业务用户数DDd她是否为零，如果不为零则 减少数据业务占用带宽，空闲出来的带宽分配给当前请求的话音业务，如果为 零则检测系统内能接受带宽减少服务的视频业务用户数DD^e。是否为零，如 果不为零则减少视频业务占用带宽，空闲出来的带宽分配给当前请求的话音业
务，如果也为零则当前话音请求被阻塞直到系统中有空闲资源。
视频业务请求到达时的处理情况与上述描述的话音类似，当系统剩余带宽 不能满足请求带宽需求时，只有数据业务能释放带宽重新分配给当前请求的视 频业务，即DDdafa不为零时减少数据业务占用带宽并接受视频业务请求；数据 业务到达时，只有当系统有空闲资源才会被接受，否则直接被阻塞。
(6)带宽资源富裕时，各类业务到达无论优先级高低，均可按需分得带宽；
当带宽资源不够满足接入需求带宽时，则按照预先定义好的优先级顺序从低到
高对已接入的业务进行占用资源的减少，以满足较高优先级业务的带宽需求； 如果无法满足较高优先级业务的带宽请求，则阻塞该业务；
当完成上述(1 ) - (6)的步骤后，系统接收到一个新的请求，则进入一个 新的容量分配周期。容量时隙分配周期与超帧的发送周期保持一致。
总之，本发明能够支持多个小站(上千)接入系统，主站针对不同业
务组为小站预先分配资源，满足了 DVB-RCS系统对有限回传链路带宽高效 分配的要求，提高了回传链路容量的利用率，并最大限度的保证了不同优先 级业务的服务质量。
权利要求
1、一种卫星通信系统实现无线资源管理的方法，其特征在于步骤如下(1)判断主站接收到的不同小站的请求是否来自同一个小站组，即是否来自相同付费情况的组；如果不同，则付费较多的小站的请求首先被响应，进入步骤(2)；如果相同，则进入步骤(3)；(2)如果不同则付费较多的小站的请求首先被响应，当该小站的累积流量超过该小站对应的保障带宽时，通过加权共享方式来使用系统中未被占用的资源，但使用总量不超过该小站对应的峰值带宽；(3)如果请求来自同一个付费组，则依次比较请求业务类别是否相同、累积流量是否相同，业务类别不同时，则进入步骤(4)；业务类别相同且累积流量相同，则随机响应其中的任意一个请求，业务类别相同但累积流量不同时，累积容量较低的小站请求将优先获得信道资源，以体现相同付费等级用户的公平性原则；(4)业务类别不同时，进入小站不同业务处理流程，即带宽资源富裕时，各类业务到达无论优先级高低，均可按需分得带宽；当带宽资源不够满足接入需求带宽时，则按照预先定义好的优先级顺序从低到高对已接入的业务进行占用资源的减少，以满足较高优先级业务的带宽需求；如果无法满足较高优先级业务的带宽请求，则阻塞该业务；当完成上述步骤后，系统接收到一个新的容量请求，则进入一个新的容量时隙分配周期，容量时隙分配周期与超帧的发送周期保持一致。
2、 根据权利要求1所述的卫星通信系统实现无线资源管理的方法，其特征 在于所述的步骤(4)中按照预先定义好的优先级顺序从低到高对已接入的 业务进行占用资源的减少，以满足较高优先级业务的带宽需求；如果无法满足 较高优先级业务的带宽请求，则阻塞该业务的流程为(1 )首先依据业务类型确定业务优先级，然后计算系统内剩余带宽是否满 足该业务请求带宽，如果满足则接受该业务请求，如果不满足则检测当前系统 中是否有次优先级别和最次优先级别的业务接入，如果没有则当前该业务请求 被阻塞直到系统中有空闲资源。(2)如果有最次优先级别的业务占用了系统资源，则减少该最次优先占用 带宽，空闲出来的带宽分配给当前优先级别高的请求业务，如果系统中没有最 次优先级别的业务只有次优先级别业务占用系统资源，则降低该次优先级别业 务占用带宽，空闲出来的带宽分配给当前请求的优先级别的业务。
3、 根据权利要求1或2所述的卫星通信系统实现无线资源管理的方法， 其特征在于所述的业务类别为话音业务、 一见频业务和数据业务，其中话音业 务优先级别最高，其次是^L频业务，最后是数据业务。
4、 根据权利要求3所述的卫星通信系统实现无线资源管理的方法，其特 征在于当业务类别请求为话音业务时，其处理流程为(1 )当为话音业务时，计算系统内剩余带宽是否满足该话音业务请求带宽， 如果满足则接受该请求，如果不满足则检测当前系统中是否有接入数据业务和 视频业务，如果没有则当前话音请求被阻塞直到系统中有空闲资源；(2)如果有数据业务占用了系统资源，则减少数据业务占用带宽，空闲出 来的带宽分配给当前请求的话音业务，如果系统中没有数据业务只有^L频业务 占用系统资源，则降低视频业务占用带宽，空闲出来的带宽分配给当前请求的 话音业务。
5、 才艮据权利要求3所述的卫星通信系统实现无线资源管理的方法，其特 征在于当业务类别请求为视频业务时，其处理流程为(1 )当为视频业务时，计算系统内剩余带宽是否满足该视频业务请求带宽， 如果满足则接受该请求，如果不满足则检测当前系统中是否有接入数据业务， 如果没有则当前视频请求被阻塞直到系统中有空闲资源；(2)如果有数据业务占用了系统资源，则减少数据业务占用带宽，空闲出 来的带宽分配给当前请求的视频业务。
6、 根据权利要求1所述的卫星通信系统实现无线资源管理的方法，其特 征在于当业务请求类别为数据业务时，其处理流程为计算系统内剩余带宽是否满足该数据业务请求带宽，如果满足则接受该请求，如果不满足则当前数 据请求被阻塞直到系统中有空闲资源。
全文摘要
一种卫星通信系统实现无线资源管理的方法，判断主站接收到的不同小站的请求是否来自同一个小站组；如果不同则付费较多的小站的请求首先被响应，当该小站的累积流量超过该小站对应的保障带宽时，通过加权共享方式来使用系统中未被占用的资源，但使用总量不超过该小站对应的峰值带宽；如果请求来自同一个付费组，则依次比较请求业务类别是否相同、累积流量是否相同，业务类别不同时，通过判断业务优先级、计算系统当前带宽占用情况分别对待；业务类别相同且累积流量相同，则随机响应其中的任意一个请求，业务类别相同但累积流量不同时，累积容量较低的小站请求将优先获得信道资源。本发明提高了接入小站的回传链路服务质量和系统容量。
文档编号H04B7/185GK101179321SQ20071019856
公开日2008年5月14日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年12月13日
发明者刘大禹, 王熹微, 云 石, 程子敬, 邹光南 申请人:北京卫星信息工程研究所