AOS虚拟信道复用技术研究与仿真

为有效传输空间数据系统不同业务类型的大容量、高速率数据,AOS中各虚拟信道以时分复用的方式共享同一物理信道,通过对数据类型的分析,设计了一种边界可移动的VIP/同步/异步混合复用方式,并确定了同步虚拟信道和异步虚拟信道的调度策略。从各虚拟信道的吞吐量、剩余量、缓存需求和延时性能角度进行仿真,结果表明该复用技术兼顾了不同业务数据的特征,比全同步复用方式具有更高的复用效率,比全异步复用方式具有更好的公平性,可保证信道合理高效利用。

具有广泛适用性的AOS虚拟信道调度算法

针对现有的基于虚拟信道紧迫度的动态调度算法的不足,提出了一种新的高级在轨系统虚拟信道动态调度算法。该算法首先估算虚拟信道的紧迫度和数据帧的紧迫度,然后用加权系数将二者结合起来构造成一个全新的虚拟信道传送紧迫度函数,再根据该函数的值进行判决调度。对于高级在轨系统中不同速率、不同性质、不同类型的星上数据源,该算法均可通过选择合适的加权系数灵活地分配传输时隙,保证各用户合理、动态地占用物理信道,满足对数据的传输时延要求,因此具有广泛的适用性。理论分析和仿真结果表明。

分布式视频编码中虚拟信道模型的动态估计

针对分布式视频编码系统中虚拟信道的时域动态特性，提出了新的解码端帧级虚拟信道模型的动态估计算法。利用边信息内插阶段所获得的双向运动矢量，对当前帧前后的关键帧进行运动补偿，通过前后关键帧的运动补偿误差来估计当前帧的虚拟信道模型。针对虚拟信道的空域动态特性，还提出了子块级虚拟信道模型的动态估计算法。通过对视频帧进行分块，然后对每个分块都进行参数估计．即可动态地完成各子块对应的虚拟信道模型的估计。实验证明，对于不同运动特性的序列，所提出的虚拟信道模型可使系统的率失真性能提高0．5～1dB，有效地降低了视频编码系统的传输码率。

AOS虚拟信道/帧分离估算的调度算法

提出了一种适用于AOS的虚拟信道/帧分离估算的调度算法。该算法根据信源的数据类型将传输时隙分成同步时隙和异步时隙,在同步时隙时采用轮询算法进行调度,在异步时隙时则首先分别估算虚拟信道的紧迫度与数据帧的紧迫度,再将二者结合起来构造新的虚拟信道传输紧迫度函数,以满足各信源数据传输的时延要求。与传统的动态优先级调度算法相比,提出的算法在各虚拟信道丢帧率和系统信道利用率保持不变的情况下,大幅度的降低了重要性较高的虚拟信道的平均调度时延、最大调度时延与缓存剩余量。实验表明,本算法的性能明显优于传统的算法,更适合空间链路的多样化数据传输。

基于帧紧迫度的边界可移动虚拟信道调度算法

虚拟信道调度算法完成虚拟信道在物理信道中的排序,其性能决定了高级在轨系统多路复用的时延性能和物理信道传输效率。传统的动态调度算法未区分虚拟信道紧迫度与帧紧迫度的不同,并且未讨论在同步时隙中没有同步数据时如何有效利用该同步时隙,因此性能有限。针对这一问题,提出了一种基于帧紧迫度的边界可移动虚拟信道调度算法。该算法根据信源的数据类型将虚拟信道划分为同步虚拟信道和异步虚拟信道,对同步虚拟信道采用轮询算法进行调度,对异步虚拟信道则采用基于帧紧迫度的虚拟信道调度算法进行调度,并且二者之间的边界是可移动的。实验结果表明,提出的算法与传统动态调度算法及边界不可移动的调度算法相比,大大降低了各虚拟信道的平均调度时延、最大调度时延,并明显提高了信道利用率,更适于在空间链路中传输多种不同类型的数据。

基于AOS虚拟信道的服务质量保障机制研究

在分析AOS数据链路层协议特点的基础上,结合未来空间通信应用中灵活丰富的业务需求,提出了一种基于AOS虚拟信道的服务质量保障方案。该方案中,包括了适用于天地一体化网络通信需求的流量控制及整形算法、基于业务的虚拟信道管理方法和虚拟信道调度机制。最后,通过试验和分析的方法验证了该服务质量保障机制的有效性。

基于虚拟信道多路径融合认知无线网络路由算法

针对认知无线网络中频谱的动态性、时变性、多样性以及节点移动性,提出了一种基于虚拟信道的多路径融合认知无线网络路由算法.在路由建立过程中,为解决源节点与目的节点信道同步问题,源节点在公共控制信道上广播添加虚拟信道的路由请求,在当前所处信道为虚拟信道的节点中转发.目的节点对多条路径通过信道切换进行融合,以规避主用户的活动区域,减少路径跳数,提高链路的稳定性.在路由维护阶段,通过卡尔曼滤波对节点移动速度进行预测,在链路断裂之前启动路由修复.最后通过NS2中CRCN Simulator仿真结果表明,该算法在链路通信的稳定性、分组投递率、吞吐量、端到端时延等方面有明显的改善,提高了网络的整体性能.

一种源包和虚拟信道相结合的AOS调度算法

针对目前高级在轨系统(AOS)应用中遥测调度算法大多没有同时支持源包和虚拟信道2级调度的问题,提出一种基于AOS遥测源包调度和虚拟信道调度相结合的算法,实现同时对源包调度和虚拟信道调度层面的支持。针对源包调度,提出一种基于源包刷新率的动态优先级调度算法,以保证实时数据及时下传。针对虚拟信道调度,提出一种采用最重要(VIP)/同步/异步相结合的3级调度,保证信道的合理分配利用。分别采用源包调度策略、虚拟信道调度策略和文章提出的算法策略,对某航天器下行数据的平均时延进行仿真。仿真结果表明:文章提出算法策略的平均时延,低于源包调度策略和虚拟信道调度策略,比单独采用源包调度或者虚拟信道调度的算法具有更高的复用效率和公平性。

基于自相似流的星上虚拟信道调度算法研究

以高级在轨系统(Advanced Orbit Systems,AOS)空间数据链路协议为基础,建立了CCSDS AOS协议信源模型,对比分析了自相似流量模型下先来先服务(first-come-first-served,FCFS)和时间片轮询(round-robin,RR)虚拟信道调度算法的性能.根据网络流量具有自相似性的特点,采用时间间隔服从正态分布的分形布朗运动流量模型描述AOS虚拟信道中数据流的自相似特性,并使用快速傅立叶变换方法生成了不同自相似系数的分形布朗运动流量,获取了数据包的到达时间、到达时间间隔和数量;之后通过仿真实验对比了FCFS和RR两种虚拟信道(VC)调度算法的时延和积压性能.实验结果表明,当到达数据量较小时,两种调度算法性能相当;当到达数据量较大时,RR调度算法的时延和积压性能明显优于FCFS调度算法.研究结果可为AOS虚拟信道调度算法的研究和设计提供参考.

一种基于CCSDS AOS的虚拟信道动态调度方案

对于多遥感器卫星系统,由于其具有多数据源且数据源特性相差较大,应采用同步/异步混合多路复用方式。该文在分析了高级在轨系统中几种虚拟信道调度策略的基础上,针对同步和异步业务流占用物理信道比率这一关键问题,提出一种基于各用户的数据速率(实时数据)和剩余数据量(回放数据)的实时动态调度方案。分析及仿真表明,该方案保证了同步/异步业务流高效、公平的共用同一物理信道,满足了各种数据源对网络的服务质量要求。

基于自相似流的边界可移动虚拟信道调度算法研究

鉴于传统的动态优先级调度算法不能同时满足高实时性和高下行速率的用户需求,本文在自相似流的背景下,提出一种具有广泛适用性的边界可移动的虚拟信道调度算法(Scheduling Algorithm of Moving Boundary with Broad Applicability,SAMBA),该调度算法有效地降低了虚拟信道的最大调度时延、提高了信道利用率,更为关键的是该调度算法具有广泛的适用性,可满足多种星上信源的数据传输。

基于虚拟信道的快速密钥生成协议的安全性分析

在无线安全通信中,产生密钥并且保持其安全性是至关重要的。然而,由于无线信道的广播特性,在密钥分发阶段很容易受到各种攻击。利用多径信道的随机性是解决这一问题的可行方案。为了解决现有的基于物理层的密钥分配协议效率低并且依赖节点或者环境移动性的缺点,文献[12]提出了基于虚拟信道的快速密钥生成协议。该文通过理论证明:在多天线敌手的前提下,该协议不能在实现信息论安全的同时提高密钥生成率的理论上界。因此,该协议不是信息论安全的。

空间数传链路中虚拟信道动态管理的研究

本文对高级在轨系统(AOS)在空间高速数据传输链路中的应用进行了研究。针对其中的一项关键技术——多用户数据的动态管理,提出了虚拟信道动态管理准则,包括:业务种类与业务等级的选取、虚拟信道多路复用方式的选择、缓存容量的计算、多优先级的制定及相应的调度策略。动态管理准则的提出为在遥感卫星下行信道上实现数据传输AOS化提供了理论依据。

基于CSDM-MIMO系统的虚拟信道估计与权值优化

新型的多址接入技术在5G移动通信系统中有着非常重要的作用。提出一种新的非正交的复空间分割多址(CSDM)技术,并将其与传统MIMO系统结合形成CSDM-MIMO系统。CSDM-MIMO系统能在同一时间同一频率一根天线发送多路用户数据,提高了数据传输率和系统容量。分别用最小二乘(LS)算法和最小均方误差(MMSE)算法对系统特殊的虚拟信道进行估计,同时利用接收端反馈的误码率(BER)和人工鱼群算法(AFSA)对系统的最优权值进行搜索。

一种虚拟信道动态调度方案在CCSDS AOS中的分析

本文分析了高级在轨系统中常用的几种虚拟信道调度策略。针对同步/异步混合调度策略中同步业务流和异步业务流占用物理信道比率这一关键问题,提出了一种基于各用户的数据速率(实时数据)和剩余数据量(回放数据)的实时动态调度方案,保证同步/异步业务流高效、公平的共用同一物理信道。

基于自相似业务流的AOS虚拟信道调度算法仿真

虚拟信道调度算法能够实现在同一物理上有效地传输不同类型的数据,其性能影响着高级在轨系统(AOS)多路复用的时延性能和物理信道的传输效率。针对传统动态调度算法的不足,本文将在自相似业务流下采用具有广泛适用性的边界可移动的虚拟信道调度算法(Scheduling Algorithm of Moving Boundary with Broad Applicability,SAMBA),并利用Matlab软件对该算法中各虚拟信道平均调度时延和信道利用率进行仿真。

高级在轨系统中的虚拟信道混合调度算法研究

为高效传输业务类型多样化的空间数据,该文基于高级在轨系统(AOS)虚拟信道复用技术,建立了AOS虚拟信道(VC)混合调度模型。在混合调度模型中,对异步虚拟信道提出了基于遗传-粒子群排序的调度算法,业务优先级、调度时延紧迫度及帧剩余量紧迫度是影响虚拟信道调度先后顺序的关键约束,该算法根据约束建立了遗传-粒子群适应度函数模型,进一步使粒子群体内的粒子根据遗传算法的进化算子进行位置更新,从而找到最优的异步虚拟信道调度顺序。同时,对同步虚拟信道设计了动态加权轮询调度算法,使各同步虚拟信道按照加权因子和分配的时隙数,轮流占用物理信道。仿真结果表明,该文的虚拟信道混合调度算法兼顾了异步数据的优先性、同步数据的等时性和VIP数据的紧迫性,具有更小的平均调度时延和更少的帧剩余量,满足不同业务的传输要求。

分布式视频编码中基于量化噪声因素的虚拟相关信道模型

针对现有虚拟信道模型——Laplacian模型不能精确描述其特性,导致系统编码率失真性能不高,深入研究了量化噪声对边信息质量的影响,引入量化噪声因素修正虚拟信道模型,改进了像素域分布式视频编码(PDWZ)系统的帧级虚拟信道估计,并利用原始图像相关信息实现参数的动态调整。实验结果表明,与现有Laplacian模型相比,改进模型能更精确地描述虚拟信道的统计特性,系统的率失真性能得到改善。

基于自适应熵估计遗传算法的高级在轨系统虚拟信道调度

针对空间数据业务的多类型、大容量等特点,基于AOS(advanced orbiting system)虚拟信道复用技术,分析了AOS虚拟信道调度的多约束问题,建立了AOS虚拟信道调度模型,提出了一种基于自适应熵估计遗传算法(AEEGA)的AOS虚拟信道调度算法.该算法能够根据种群熵和个体适应度自适应调整交叉概率与变异概率,并设计了基于各进化算子的虚拟信道调度流程.实验结果表明,该算法能保证高优先级虚拟信道较低的包剩余量、丢包率和延时,并可保持较好的公平性,比自适应遗传算法的全局搜索能力更强,比动态优先级调度算法的总体满意度更高.

优化信道虚拟调度在航天器上的应用仿真

在大范围航天器通信虚拟信道中,不同类型信道数据源传递过程采用复用制,在多个信息同时抢占信道的情况下,会出现大数据量信道垄断信道问题,传统动态航空器信道调度算法主要面向特定星上数据源设计的,不能满足不同星上数据源传递时的信道抢占和垄断信道的需求,虚拟信道调度效果不好。提出利用帧紧迫度的边界可移动虚拟信道调度算法,分别运算信道的紧迫度和数据帧紧迫度,通过数据帧紧迫度边界调控二者的比重,塑造新的信道传递紧迫度函数,针对不同种类的航空器星上数据源,选择合理数据帧紧迫度边界值,获取较好的信道传递紧迫度函数,并分析两种重调情形,完成虚拟信道判决调度。实验结果说明,改进算法能够满足不同数据源的传递需求,提高了航空器虚拟信道调度效率和精度。