衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的論文

第頁(yè)共頁(yè)衛(wèi)星挪動(dòng)通信系統(tǒng)的論文衛(wèi)星挪動(dòng)通信系統(tǒng)的論文【摘要】：^p：在衛(wèi)星挪動(dòng)通信系統(tǒng)中，位置管理性能的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的效勞質(zhì)量。位置管理中的位置更新和位置尋呼是其中的關(guān)鍵，低頻率的位置區(qū)更新以及一次尋呼成功能降低信令開(kāi)銷(xiāo)，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置。而基于動(dòng)態(tài)位置區(qū)的更新策略，可動(dòng)態(tài)調(diào)整位置區(qū)的更新時(shí)刻，減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷?！娟P(guān)鍵詞】：^p：位置管理；位置更新；通信論文1引言衛(wèi)星通信與傳統(tǒng)的地面蜂窩挪動(dòng)通信相比，其突出的優(yōu)點(diǎn)是不可取代的。首先，衛(wèi)星通信系統(tǒng)通過(guò)空中衛(wèi)星作為其中繼站，對(duì)挪動(dòng)終端的上行信號(hào)進(jìn)展轉(zhuǎn)發(fā)，使得通信的覆蓋區(qū)域大，通信間隔遠(yuǎn)。其次，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，只要是在衛(wèi)星的波束覆蓋區(qū)域內(nèi)，所有的地球站以及挪動(dòng)終端都能利用這顆衛(wèi)星進(jìn)展機(jī)動(dòng)靈敏的互相間的具有多址聯(lián)接性通信，并且衛(wèi)星采用的是微波頻段，其通信頻帶寬，通信容量大。最后，衛(wèi)星通信系統(tǒng)都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即通信的本錢(qián)與間隔無(wú)關(guān)，通信線路穩(wěn)定，質(zhì)量好[4]。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于中、低軌衛(wèi)星系統(tǒng)途徑損耗小，傳播時(shí)延低，對(duì)用戶(hù)終端的有效全向輻射功率和接收機(jī)品質(zhì)因素的值要求低，可支持手持機(jī)直接通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)展通信，因此低軌通信衛(wèi)星系統(tǒng)是如今研究的熱點(diǎn)。挪動(dòng)性管理技術(shù)作為衛(wèi)星挪動(dòng)通信的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能[2]。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的開(kāi)展，通信系統(tǒng)小區(qū)容量不斷的增加，用戶(hù)接入的增加使得網(wǎng)絡(luò)在處理終端挪動(dòng)性的信令開(kāi)銷(xiāo)和數(shù)據(jù)庫(kù)的負(fù)荷也隨著增加，良好的挪動(dòng)性管理策略可以大大的降低系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)荷，顯著進(jìn)步系統(tǒng)的性能。挪動(dòng)性管理〔mobilitymanagement〕是挪動(dòng)通信領(lǐng)域的一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。2位置管理挪動(dòng)性管理主要包括：位置管理和切換管理。在挪動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，挪動(dòng)終端可以不受固定的點(diǎn)到點(diǎn)的限制而自由的挪動(dòng)，并且挪動(dòng)終端可以在任何時(shí)刻、任何地方、隨時(shí)隨地的接入到通信系統(tǒng)中，亦能和網(wǎng)絡(luò)時(shí)刻的建立鏈接，進(jìn)展相關(guān)的業(yè)務(wù)功能。挪動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)越性為挪動(dòng)性終端提供了動(dòng)態(tài)效勞，系統(tǒng)如何識(shí)別挪動(dòng)終端的位置信息，并且為其保證正常的通信，成為挪動(dòng)通信的重要特征，這主要是通過(guò)位置管理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。位置管理主要負(fù)責(zé)跟蹤、存儲(chǔ)、查找和更新挪動(dòng)終端的位置信息，位置區(qū)管理主要包括位置區(qū)更新和位置尋呼，位置區(qū)更新的目的是為了使得網(wǎng)絡(luò)能實(shí)時(shí)的獲取終端所在的位置，以便網(wǎng)絡(luò)要對(duì)終端進(jìn)展尋呼時(shí)，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得終端最近一次更新的位置區(qū)識(shí)別碼對(duì)終端進(jìn)展準(zhǔn)確快速的呼叫[5~7]。位置管理是滿(mǎn)足挪動(dòng)終端可以在挪動(dòng)通信系統(tǒng)覆蓋的范圍內(nèi)自由挪動(dòng)，不受任何地域限制的前提。位置管理可以使網(wǎng)絡(luò)跟蹤挪動(dòng)終端的位置，是網(wǎng)絡(luò)為傳遞呼叫而定位挪動(dòng)終端確定挪動(dòng)終端當(dāng)前接入點(diǎn)的過(guò)程。而這就需要挪動(dòng)終端按照一定的準(zhǔn)那么向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告其位置信息。這一過(guò)程就屬于挪動(dòng)終端的位置區(qū)更新過(guò)程。3靜態(tài)位置管理靜態(tài)位置管理策略是與地面通信系統(tǒng)一樣，將衛(wèi)星點(diǎn)波束固定的劃分為假設(shè)干的位置區(qū)，或者將地球站的覆蓋區(qū)域固定的劃分為假設(shè)干的位置區(qū)，或者是兩者的結(jié)合。都采用的是兩層位置數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造，即HLR和VLR。HLR存儲(chǔ)了所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)注冊(cè)用戶(hù)的各種信息，包括位置信息。VLR存儲(chǔ)所管轄區(qū)域中挪動(dòng)終端的來(lái)話、去話呼叫所需檢索的信息以及用戶(hù)簽約業(yè)務(wù)和附加業(yè)務(wù)的信息。基于靜態(tài)固定的位置區(qū)劃分，其位置區(qū)更新流程如下：〔1〕終端開(kāi)機(jī)注冊(cè)，首先向管轄當(dāng)前LA的VLR0，發(fā)起位置區(qū)更新懇求?！?〕VLR0登記終端的位置信息，并發(fā)給HLR?！?〕HLR登記終端的當(dāng)前位置信息?！?〕終端跨位置區(qū)挪動(dòng)，位置區(qū)ID發(fā)生改變，終端發(fā)起位置區(qū)更新懇求。〔5〕VLR1登記終端的位置信息，并發(fā)給HLR?！?〕HLR記錄終端位置信息，并指示VLR0刪除終端的位置信息。〔7〕VLR0刪除終端的位置信息，說(shuō)明終端已不在其管轄的位置區(qū)之內(nèi)。由于低軌衛(wèi)星繞著地球的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，繞地球一周的時(shí)間平均約為114分鐘，故使得終端的波束覆蓋時(shí)間很短，以衛(wèi)星波束劃分位置區(qū)的方法會(huì)造成頻繁的位置區(qū)更新，這樣會(huì)使得信令開(kāi)銷(xiāo)大大增加，而以固定的地球站劃分的位置區(qū)那么容易因終端于兩個(gè)LA之間頻繁挪動(dòng)，造成乒乓效應(yīng)，為理解決上述問(wèn)題提出了動(dòng)態(tài)位置管理。4動(dòng)態(tài)位置管理4.1基于運(yùn)動(dòng)的`動(dòng)態(tài)位置管理基于運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)位置區(qū)管理為根據(jù)單個(gè)挪動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)動(dòng)態(tài)的為終端劃定一個(gè)位置區(qū)更新范圍，通常將稱(chēng)運(yùn)動(dòng)門(mén)限值為M，當(dāng)終端挪動(dòng)跨越的小區(qū)超過(guò)門(mén)限值M將執(zhí)行一次位置更新。基于該根底上提出了基于可變位置區(qū)的動(dòng)態(tài)位置區(qū)管理算法[9]，該算法基于二維六邊形多級(jí)位置區(qū)蜂窩網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造以及液體流動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型假設(shè)，先根據(jù)用戶(hù)的呼叫和運(yùn)動(dòng)形式來(lái)優(yōu)化運(yùn)動(dòng)門(mén)限，再確定更新的位置區(qū)大小，其優(yōu)點(diǎn)在于位置區(qū)大小的變化頻率低，系統(tǒng)不必頻繁的切換位置區(qū)的級(jí)別且可以防止“乒乓效應(yīng)”。挪動(dòng)終端進(jìn)展位置區(qū)更新后，系統(tǒng)通過(guò)終端的運(yùn)動(dòng)確定位置區(qū)的范圍。文獻(xiàn)[16]提出了三重運(yùn)動(dòng)門(mén)限值，三個(gè)門(mén)限值分別為q、n、m，q為跨越不同位置區(qū)的個(gè)數(shù)，n為跨越不同小區(qū)的個(gè)數(shù)，m為跨越小區(qū)的個(gè)數(shù)。當(dāng)跨越小區(qū)數(shù)到達(dá)閾值n和m時(shí)，執(zhí)行VLR更新；當(dāng)跨越小區(qū)數(shù)到達(dá)閾值n和m時(shí)，并且跨越的位置區(qū)數(shù)到達(dá)閾值q，那么執(zhí)行VLR和HLR更新。4.2基于時(shí)間的動(dòng)態(tài)位置管理與靜態(tài)位置管理類(lèi)似，基于時(shí)間的動(dòng)態(tài)位置管理也需要設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，所不同的是靜態(tài)位置區(qū)管理的定時(shí)器的閾值是固定不變的，而基于時(shí)間的動(dòng)態(tài)位置管理的定時(shí)器閾值在每次觸發(fā)位置區(qū)更新之后，或根據(jù)挪動(dòng)終端的挪動(dòng)速度，或根據(jù)挪動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或根據(jù)挪動(dòng)終端的呼叫到達(dá)率等信息，來(lái)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的調(diào)整定時(shí)器的閾值。文獻(xiàn)[8]中提到了根據(jù)挪動(dòng)終端的業(yè)務(wù)狀態(tài)和呼叫到達(dá)率來(lái)動(dòng)態(tài)的設(shè)置定時(shí)器的閾值一種算法，其假設(shè)用戶(hù)的業(yè)務(wù)為呼叫業(yè)務(wù)，且服從泊松分布，用λcur表示用戶(hù)當(dāng)前時(shí)間段的呼叫到達(dá)率，λpre為上一時(shí)間段的呼叫到達(dá)率，由此可得終端的呼叫業(yè)務(wù)變化率為：便可根據(jù)終端的呼叫歷史來(lái)統(tǒng)計(jì)出終端的平均到達(dá)率λ。為了防止呼叫到達(dá)時(shí)過(guò)長(zhǎng)的無(wú)位置更新?tīng)顟B(tài)，使得尋呼時(shí)間變長(zhǎng)，應(yīng)該保證位置更新率不小于呼叫到達(dá)率λ，即強(qiáng)迫更新時(shí)間周期T應(yīng)小于或等于終端的平均呼叫間隔時(shí)間。故，按照下式計(jì)算定時(shí)器的時(shí)間T即在某一時(shí)刻根據(jù)歷史的呼叫平均到達(dá)率，從服從[1/2λ,1/λ]的均勻分布中取一個(gè)隨機(jī)數(shù)〔rand表示取一個(gè)隨機(jī)數(shù)〕，然后取T為大于ρ的整數(shù)作為定時(shí)器的更新時(shí)間閾值。5目前存在的問(wèn)題〔1〕固定位置區(qū)劃分策略是基于絕對(duì)地理位置，根據(jù)事先設(shè)定的位置區(qū)大小來(lái)劃分各個(gè)位置區(qū)的邊界，當(dāng)用戶(hù)越過(guò)邊界時(shí)便觸發(fā)更新，尋呼時(shí)根據(jù)用戶(hù)所在的固定位置區(qū)來(lái)傳遞尋呼信息。固定位置區(qū)策略方案雖然較為簡(jiǎn)單，用戶(hù)的更新及尋呼都是根據(jù)事先在地理上已經(jīng)劃定的位置區(qū)來(lái)進(jìn)展，但容易對(duì)在兩個(gè)位置區(qū)之間的來(lái)回運(yùn)動(dòng)的用戶(hù)造成“乒乓效應(yīng)”。且靜態(tài)位置區(qū)管理將用戶(hù)的各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，挪動(dòng)速度和呼叫類(lèi)型與位置區(qū)管理隔分開(kāi)來(lái)，對(duì)所有的挪動(dòng)用戶(hù)使用同一的位置區(qū)管理策略，在適用性上明顯存在缺乏，不能根據(jù)用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，挪動(dòng)速度和呼叫類(lèi)型來(lái)動(dòng)態(tài)優(yōu)化位置區(qū)管理開(kāi)銷(xiāo)?！?〕基于運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)位置管理可能會(huì)對(duì)大局部時(shí)間處于低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的用戶(hù)，由于某些時(shí)段的高速運(yùn)動(dòng)而設(shè)置位置區(qū)的更新半徑過(guò)大，用戶(hù)長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)位置區(qū)更新；而大局部時(shí)間處于高速運(yùn)動(dòng)的用戶(hù)，卻因某些時(shí)段低速運(yùn)動(dòng)而設(shè)置的位置區(qū)更新半徑過(guò)小，導(dǎo)致頻繁的位置區(qū)更新。同樣，基于時(shí)間的動(dòng)態(tài)位置管理僅僅根據(jù)用戶(hù)的業(yè)務(wù)類(lèi)型和呼叫到達(dá)率來(lái)設(shè)置用戶(hù)的位置區(qū)更新半徑，這種方式對(duì)不同運(yùn)動(dòng)速度的用戶(hù)適應(yīng)性不夠強(qiáng)，可能會(huì)導(dǎo)致低速用戶(hù)在計(jì)時(shí)器時(shí)間段內(nèi)頻繁的進(jìn)展位置區(qū)更新，而高速用戶(hù)頻繁越區(qū)后不能及時(shí)的進(jìn)展位置區(qū)更新，從而增加尋呼開(kāi)銷(xiāo)。6下一步研究方向〔1〕采用動(dòng)態(tài)位置區(qū)管理的策略，針對(duì)單個(gè)用戶(hù)的挪動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、呼叫到達(dá)率等因素，防止靜態(tài)位置區(qū)管理對(duì)不同用戶(hù)的適應(yīng)性低，靈敏性差的缺點(diǎn)，并且防止處于位置區(qū)邊緣的挪動(dòng)用戶(hù)在兩個(gè)位置區(qū)之間頻繁切換造成的“乒乓效應(yīng)”。在確保尋呼到達(dá)率的前提下，盡可能的減小挪動(dòng)終端由于自身的自由挪動(dòng)性在位置區(qū)之間跨越時(shí)，進(jìn)展位置區(qū)綁定更新的信令開(kāi)銷(xiāo)，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)信令資，減輕系統(tǒng)的負(fù)荷?！?〕針對(duì)挪動(dòng)用戶(hù)的挪動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、呼叫到達(dá)率等特點(diǎn)，結(jié)合時(shí)間與運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)位置管理策略，解決基于運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)位置算法下的大局部時(shí)間處于低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的用戶(hù)，由于某些時(shí)段的高速運(yùn)動(dòng)而設(shè)置位置區(qū)的更新半徑過(guò)大，用戶(hù)長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)位置區(qū)更新；而大局部時(shí)間處于高速運(yùn)動(dòng)的用戶(hù)，卻因某些時(shí)段低速運(yùn)動(dòng)而設(shè)置的位置區(qū)更新半徑過(guò)小，導(dǎo)致頻繁的位置區(qū)更新。以及基于時(shí)間的動(dòng)態(tài)位置管理算法下可能會(huì)導(dǎo)致低速用戶(hù)在計(jì)時(shí)器時(shí)間段內(nèi)頻繁的進(jìn)展位置區(qū)更新，而高速用戶(hù)頻繁越區(qū)后不能及時(shí)的進(jìn)展位置區(qū)更新，從而增加尋呼開(kāi)