[发明专利]基于卫星网络的业务量建模和流量控制方法

说明书

所属技术领域

本发明属于通信领域，更具体地说，属于一种基于卫星网络的业务量建模和流量控制方法。

背景技术

在通信网络中，网络的流量特性是网络设计和性能分析中必须考虑的一个重要因素，在网络协议设计、性能优化和网络设备研究等方面起到了至关重要的作用。

随着卫星技术的不断发展，卫星通信网络在通信领域中占据着越来越重要的位置。卫星网络是一个容量大、速率高的传输网络，它具有传输时延大、信号电平弱、多普勒频移大、信道噪声大、空地通信频繁中断等特点，这些复杂的动态特性可以通过网络流量来充分反映。因此，对于卫星网络的流量进行研究是设计和分析卫星网络体系架构的切入点，根据系统的网络流量进行分析，找出其内在的特点，建立合理的网络流量模型，并根据模型进行流量预测，是对卫星资源进行控制、调配，改进和提高网络性能的一种重要手段。

网络流量特性及模型的研究长期以来受到研究人员的高度重视。目前对网络流量的研究主要集中在地面有线网络和无线局域网中，采用的方法基本上是先对网络流量的特性进行分析，如网络流量是否具有自相似性和多重分形特性等，然后根据网络的这些特性选择合适的数学模型，如分形自回归滑动平均模型(FARIMA模型)等，确定模型参数，对其建模，并在此基础上进行网络流量的预测。但是，这一方法的复杂度较高，并不适合于传输时延大、处理能力有限的卫星网络。此外，目前地面Internet网主要采用TCP的拥塞控制和滑动窗口协议对网络流量进行控制，这是在网络已经发生拥塞的情况下采取的一种补救措施，发送端必须通过超时或返回ACK才能得到这一信息。这些流量控制的方法并不适合于传输时延大、信道噪声大、空地通信频繁中断的卫星网络。

发明内容

本发明为了解决以上问题，给出了一种基于卫星网络的业务量建模和流量控制方法。本发明就是针对卫星网络的上述特点提出的一种从业务量建模、网络流量预测到网络流量控制的一整套方法。

针对卫星网络的业务量建模和流量控制问题，提出了基于小波分析和LFSN过程的星上业务量建模方法，并根据模型的预测结果对网络流量进行控制。该方法包括如下步骤：

本发明的一种基于卫星网络的业务量建模和流量控制方法包括以下步骤：

S1卫星网络流量的获取：首先根据分包数据系统中卫星上数据源的特点，用随机过程的概念来描述数据源产生数据包的过程，得到星上数据源的模型参数；进一步，建立卫星网络拓扑结构，并添加业务，在卫星网络的骨干节点处收集网络流量；

S2网络流量的自相似检测：应用业务流量的自相似理论，分别使用方差——时间图法、R/S分析法、周期图法和小波分析法对收集到的卫星网络流量进行自相似性的检测；应用多重分形理论对卫星网络流量的特性进行分析；

S3基于小波分析和LFSN的网络流量建模和预测：根据上述网络流量自相似检测的结果选择适当的网络流量模型，对网络流量进行数学建模，确定模型参数，并做出前向预测；

S4将预测结果进行处理：利用数据包将信息返回到发送端，从而对发送节点的业务进行带宽分配，以及网络的流量控制和拥塞控制，或者在卫星网络的骨干节点处根据网络流量预测的结果，完成通信网络的接入控制。

本发明的有益效果是：应用随机过程的概念来描述数据源产生数据包的过程，符合星上数据源的分包特性。对于卫星网络流量的自相似检测以及基于小波分析和LFSN的网络流量建模使得建模和预测的结果更加准确，且复杂度降低。传统的拥塞控制是在网络已经发生拥塞的情况下采取的一种补救措施，发送端必须通过超时或返回ACK才能得到这一信息。将预测结果经过适当的处理返回到发送端，进行网络的流量控制和拥塞控制，能够提前对网络将要发生的情况给出判断，比较适合传输时延大、误码率较高的卫星网络。通过这一方法可以提高网络的吞吐量和链路的利用率，有利于提高网络性能。

附图说明

图1是本发明的卫星网络流量控制框图；

图2是本发明的卫星上的的流量整形算法原理图。

具体实施方式

图1是本发明的卫星网络流量控制框图；本发明的一种基于卫星网络的业务量建模和流量控制方法包括以下步骤：

S1卫星网络流量的获取：首先根据分包数据系统中卫星上数据源的特点，用随机过程的概念来描述数据源产生数据包的过程，得到星上数据源的模型参数；进一步，建立卫星网络拓扑结构，并添加业务，在卫星网络的骨干节点处收集网络流量；