卫星通信系统中的呼叫接入控制


与有线网络相比 , 卫星系统的资源是非常昂贵的 , 非凡是卫星本身和地球站都是低冗余的 。因此 , 它们必须是稳定的并且要能被充分利用 , 而传统的与地面系统相似的卫星资源分配和呼叫治理技术并不能保证资源能够被有效利用 , 而且卫星通信系统与地面通信系统最大的不同点在于:地面通信系统中移动的是用户终端 , 而卫星通信系统中则可能是卫星和用户终端两者都移动 , 尤其是在低轨道卫星移动通信中 , 卫星的移动则是主要的 。另外 , 卫星的其他一些特性如电能的有限性等 , 使得在对待卫星通信系统的呼叫接入问题中必须采取有别于地面通信系统的独特策略 。在这里我们所要研究的呼叫并不仅仅是指新呼叫(发起初始呼叫请求的呼叫) , 还包括由于需要从一个小区切换到另一个小区的切换呼叫请求 。
1 传统的呼叫接入控制
在传统的卫星通信系统中 , 呼叫接入控制所采用的策略和地面蜂窝移动通信所采取的策略很相似 。当卫星具有固定信道数时 , 采用FDMA和TDMA的系统 , 在不考虑切换呼叫时 , 假如系统有空闲信道满足呼叫的请求 , 就接纳呼叫 , 否则就拒绝 。在进一步考虑业务之间的优先级问题时 。则需要给实时用户比非实时用户更高的优先级 。如在采用双移动边界的策略中 , 根据实时和非实时业务量的大小来决定实时业务信道数、非实时业多信道数和公共信道数的数目 。其中公共信道可以被实时业务和非实时业务共同使用 。信道数的边界是根据当时业务需求量来决定的 , 它的目的是在保证实时业务服务质量的基础上 , 提高系统的资源利用率和系统容量 。
上面所提到的方法不涉及切换呼叫的情况 , 它们可以应用于所有的卫星系统中 。但在非同步卫星系统中 , 尤其在LEO卫星系统中 , 就必须考虑切换呼叫的问题 。在地面蜂窝系统中是小区和小区之间的切换 , 移动的是用户;而在LEO卫星系统中 , 则是彼束与波柬之间的切换 , 更具移动性的是卫星而不是用户 。由于LEO卫星的可视期很短 , 因此LEO卫星系统中的用户将面临在点波束之间进行频繁切换的问题 。利用地面蜂窝系统对待切换呼叫的策略 , 在LEO卫星系统中我们也给予比初始呼叫更高的优先级(因为掉线比阻塞对用户造成的影响更大) , 并且在相邻的点波柬中专门预留保护信道给切换呼叫使用 , 目的是为了降低切换呼叫的掉线率 , 但同时新呼叫的阻塞率也将增大 。
在采用CDMA的卫星通信系统中 , 它的呼叫接入同样可以采取相似于地面蜂窝的策略 。如基于用户SIR(信于比)需求的分析:系统计算新加入的用户和已经在线的用户的SIR如能达到期望的要求 , 则接纳呼叫 , 否则拒绝接纳 。基于SIR的呼叫接入控制可以保证在线用户和新用户的QoS 。还有如基于干扰的分析:当干扰水平达到一定值时 , 就拒绝接纳新呼叫 。
2 卫星通信系统中切换呼叫的接入
在考虑卫星通信系统中的呼叫接入控制时 , 我们先把目光放在切换呼叫的接入问题中 。对于有些LEO卫星通信系统 , 每10min需要进行卫星间的切换 , 每2min需要进行彼束间的切换 。
对于地面蜂窝移动通信系统的切换问题 , 它的产生原因主要是由于用户的移动性造成的 。当一个用户从一个小区跨越到另一个小区时 , 就需要进行切换处理 。为了降低切换失败的概率 , 提出了各种各样的方法 , 主要的策略就是在邻小区预留一定数量的保护信道专门供切换使用 。而研究的主要目的无疑集中在如何使预留的信道更合理 , 因此 , 可在降低切换失败率的前提下 , 尽量减少对阻塞率的影响 。其中最有效的方法应该是利用GPS定位猜测用户的移动趋势来更合理地预留保护信道 。

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