移动网络卫星通信论文提纲

2022-11-15

论文题目：IP/LEO卫星网络的移动性管理研究

摘要：近些年来,低轨卫星通信系统发展迅速,因为其轨道低,延迟小,信息损耗小等优点得到了广泛的应用。下一代移动通信网络被认为是基于IP的网络。卫星通信技术的发展为下一代IP无线网络提供了基础技术支持。通过IP/LEO卫星网络接入互联网已成为卫星通信,甚至是下一代全IP无线网络的主要方向之一。在IP/LEO卫星网络中,因为卫星相对于地面的高速运动,网络需要对用户进行网络追踪,才能保证用户得到高质量的服务。这就带来了IP/LEO卫星通信系统的一个关键技术问题,移动性管理。本文的研究主要针对的是移动性管理技术中的位置管理问题。随着网络技术的发展,用户量和业务量都在急速增长,低轨卫星的很多应用场景是密集用户的应用场景。对于密集用户低轨卫星通信系统移动性管理过程中存在这样的问题:当较多地面用户在一定范围内密布时,会出现大量用户由新卫星的广播触发而同时向卫星发送移动性管理请求消息的情况。对于资源有限的卫星通信系统,同时发生的移动性管理业务势必引起有限资源上的竞争和冲突,造成系统开销的问题。同时,在密集用户场景中,用户量大且低轨卫星运行速度大导致切换速度快,需要频繁的进行位置更新,从而产生大量的请求报文,导致网络吞吐量迅速下降,严重影响网络性能。针对以上这些问题,本文对IP/LEO卫星网络中的移动性管理进行了相应地研究,具体工作如下:（1）首先对卫星通信系统的定义、发展、分类、IP/LEO网络架构、典型的系统以及一些关键技术进行了简单地介绍。重点介绍了IP/LEO卫星网络移动性管理的概念。本文主要研究移动性管理的位置管理。（2）针对在密集用户的移动性管理场景中,用户因收到广播消息而同时向卫星发送移动性管理请求消息造成竞争冲突,同时为了广播系统存在固定的广播开销,所以存在一个最优的用户数使得平均开销最低。通过调控广播周期的长度为最优,控制用户数最优,以获得最优性能。同时因为一个广播周期内的积累的需要移动性管理请求的用户数和用户密度有关,而密度无法事先得到,针对这种情况,提出了一种基于伪贝叶斯算法的广播周期自适应调整方法,通过估计当前用户真实数量,计算密度,得到下一次的最优广播周期,使得广播周期随着用户密度自适应改变,以使平均开销最低。（3）针对在密集用户的场景中因突发的大量位置管理信令造成网络性能下降的问题,进行了研究。指出已经研究的位置管理策略都是将一部分按照传统位置管理策略是需要向家乡代理传输的位置更新信令,变成局部范围内的信令传输,避免与家乡代理间频繁的位置更新。提出了一种从减少信令数量的角度考虑的分群位置管理策略,详细介绍了分群位置管理策略的管理过程且提出了一种将分群位置管理策略和已有的基于地面站的位置管理策略相结合形成的基于地面站的分群位置管理策略。通过性能分析和仿真分析,可以得到分群位置管理策略可以有效地进一步降低位置管理的信令开销。

关键词：IP/LEO卫星网络;移动性管理;位置管理

学科专业：通信与信息系统

摘要

ABSTRACT

符号对照表

缩略语对照表

第一章绪论

1.1 卫星通信系统

1.1.1 卫星通信系统概述

1.1.2 卫星移动通信系统的分类

1.2 LEO卫星通信系统

1.2.1 典型LEO卫星通信系统