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衛星通信系統ALOHA技術(shù)分析論文
摘要：ALOHA技術(shù)作為一種常見(jiàn)的數據網(wǎng)絡(luò )通信接入技術(shù)，已經(jīng)在衛星通信系統中得到了廣泛應用。文章簡(jiǎn)要介紹了ALOHA技術(shù)，對常見(jiàn)技術(shù)類(lèi)型進(jìn)行了分析，并詳細探討了時(shí)隙ALOHA技術(shù)穩態(tài)控制側策略，僅供參考。
關(guān)鍵詞：衛星通信系統；ALOHA技術(shù)；常見(jiàn)類(lèi)型；穩態(tài)控制策略
一、ALOHA技術(shù)簡(jiǎn)要介紹
ALOHA技術(shù)屬于一種隨機多址通信技術(shù)，對于多個(gè)分散的用戶(hù)來(lái)講，借助ALOHA信道便可以使用中心計算機，完成一點(diǎn)到多點(diǎn)的數據通信。該項技術(shù)建網(wǎng)簡(jiǎn)單，多個(gè)發(fā)射機可共用一個(gè)信道，即便通信網(wǎng)絡(luò )中有多個(gè)用戶(hù)存在，一個(gè)高速接口即可滿(mǎn)足通信需求，同時(shí)可以保證不同用戶(hù)之間信息發(fā)送的實(shí)效性[1]。正是由于A(yíng)LOHA技術(shù)所體現出的眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應用于衛星通信系統中。
二、衛星通信系統中的常用ALOHA技術(shù)
當前比較常見(jiàn)的ALOHA技術(shù)主要包括純ALOHA技術(shù)、時(shí)隙ALOHA技術(shù)、擴頻ALOHA技術(shù)等幾種，不同類(lèi)型技術(shù)的工作原理存在一定差異。首先，純ALOHA技術(shù)出現最早，接入方式也最為簡(jiǎn)單，當站點(diǎn)有幀存在時(shí)，便會(huì )馬上通過(guò)信道發(fā)送，在規定時(shí)間內收到應答，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，然后在任意應時(shí)間點(diǎn)再次發(fā)送，直到最后發(fā)送成功。衛星通信系統中的純ALOHA技術(shù)，數據是否發(fā)送成功的確認時(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36.8%。在使用時(shí)根據每一幀發(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(kāi)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)穩態(tài)控制策略
現階段，在衛星通信系統中，時(shí)隙ALOHA技術(shù)的應用最為普遍，但是在工作過(guò)程中，信道負載的增大會(huì )影響系統穩定性，為避免飽和與振蕩現象的出現，需要采取相應的穩態(tài)控制策略，比較常見(jiàn)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，應設定系統中的最大加壓終端數量，對信道做出限制，當超過(guò)設定值后，不允許再接入用戶(hù)分組。采用重發(fā)控制策略時(shí)，為避免造成信道擁塞，應設定系統中的最大加壓終端數量，并限制分組重發(fā)時(shí)間，當超過(guò)設定值后，延長(cháng)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)控制信道內積壓終端數量和分組重發(fā)時(shí)間。對于這三種穩定控制策略的實(shí)現，要先估算系統的積壓終端數，然后將估算結果反饋至各個(gè)終端。在此基礎上，此次研究對穩態(tài)控制策略做出了改進(jìn)，其主要是對積壓終端數估計算法進(jìn)行修正。該算法中運用了偽貝葉斯算法，假設第k個(gè)時(shí)隙起始時(shí)，積壓終端數為kn，再結合此時(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率，當其數值較低時(shí)，時(shí)延最短的為純ALOHA技術(shù)，但是當到達率逐漸變大后，采用輸入控制策略的時(shí)隙ALOHA技術(shù)時(shí)延優(yōu)勢越來(lái)越明顯，這是由于采用穩態(tài)控制策略后，即便是到達率不斷增大，也可以有效控制積壓終端數，降低其發(fā)送分組碰撞幾率，不會(huì )影響吞吐率的持續增大。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 )因為門(mén)限的存在而略微增大，但是能夠顯著(zhù)縮短系統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)，衛星通信系統中經(jīng)常遇到信號被遮蔽現象，陸地上的樹(shù)木、建筑及地貌等，都會(huì )對信號接收功率造成影響，無(wú)法保證信號成功接收。而運用捕獲效應可以有效解決這種問(wèn)題，同時(shí)發(fā)送多個(gè)分組，衛星成功接收到的分組數量?jì)H有一個(gè)時(shí)，其他分組信號將會(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，提高衛星通信系統工作性能。
四、結語(yǔ)
ALOHA技術(shù)在衛星通信系統中應用廣泛，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，在原有穩態(tài)控制策略基礎上做出優(yōu)化和改進(jìn)，確保衛星通信系統穩定性。同時(shí)還應借助捕獲效應，改善遮蔽效益，實(shí)現對系統通信功能的改良，以充分發(fā)揮ALOHA技術(shù)的應用價(jià)值和應用優(yōu)勢。
參考文獻
[1]朱巍,梁俊,肖楠,等.隨機網(wǎng)絡(luò )編碼的衛星時(shí)隙ALOHA碰撞重傳策略[J].空軍工程大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版,2015(6):17-21.
[2]陶孝鋒,任德鋒,董超,等.衛星通信系統中的ALOHA技術(shù)[J].空間電子技術(shù),2014(1):59-63.
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