[发明专利]适用于卫星网络的多业务信道资源管理方法

说明书

技术领域

本发明是一种适用于卫星网络的多业务信道资源管理方法，支持多用户到达时，通过区分vip用户和普通用户，以及同种用户不同业务来进行优先级划分；通过价格函数和博弈的方法实现不同业务类型之间资源使用的公平性，同时，通过升降级的方法提高信道资源利用率。

背景技术

随着LEO通信系统的发展，它所提供的业务也从传统的语音业务扩展到数据业务和多媒体等多种类型业务，而且这些业务比传统业务对信道带宽的需求更高。不同业务对服务质量的要求也有差别，本文借鉴了3G系统中承载的四种业务类型，它们代表了绝大部分通信系统中的业务类型(如下表所示)。

对信道而言，它们的主要区别在于对传输时延、抖动、传输带宽以及数据误码率的不同。由于特定场景的需要，我们设置了vip用户和普通用户，vip用户的优先级会高于普通用户，因此多用户到达时，系统需要区分不同用户、不同业务类型，根据它们的特点来进行信道资源分配，才能提供更好的服务，提高资源利用率。

传统的信道资源管理策略

1、基于多业务的多门限信道预留策略。将波束小区里部分信道预留下来给优先级较高的用户，这样能够保证优先级较高的用户能够得到足够的信道资源，但是，容易出现信道闲置，当没有或者高优先级用户数量较少时，导致信道资源浪费，同时低优先级用户无法得到信道资源，使得信道资源利用率较低且没有公平性。

2、基于多业务的升降级策略。根据各业务类型的QoS等级，按照一定的升降级准则令某些用户接受降级服务，以保证有新的带宽资源分配给更多的用户。通过运用QoS降级，带宽利用率得到明显提高，但忽略了用户本身受QoS降级策略的影响。

3、基于多业务的权重公平原则和价格函数策略。采用价格函数、效用函数和接入概率等参数控制接入呼叫，实现系统收益的最大化，也间接实现了公平性，但是在业务量较小时，流量较大的流媒体业务因为价格较高，导致阻塞率较大，导致资源利用率不高。

发明内容

技术问题：由于信道资源的稀缺性，面临的问题是如何用有限的信道资源提供更高质量的服务，提高信道资源的利用率，使总的用户满意度更高。针对上述策略存在的不足，本发明提供一种适用于卫星网络的多业务信道资源管理方法，支持多用户到达时通过区分vip用户和普通用户，以及同种用户不同业务来进行优先级考虑；通过价格函数和博弈的方法实现不同业务类型之间资源使用的公平性，提高用户整体满意度；通过升降级的动态调整，提高资源利用率。

技术方案：

1基于博弈论与价格理论的信道管理模型

本发明借用微观经济学中几个概念，采用柯布-道格拉斯效用函数，构造了一种价格函数，这里的价格并不是真正意义上的商品价格，而是一种虚指，用来反映负载和传输速率的变化，指导信道资源的分配。小区中用户的数目和信道资源的消耗是动态变化的。当用户数目较少，信道相对空闲的时候，信道资源的价格相对较低；当小区中用户数量较大，信道资源消耗较为严重的时候，价格就会提高。这样，既可以避免信道资源的过分闲置，也能防止过多用户无限制地使用信道资源，导致信道阻塞。

1.1博弈论与价格理论中的相关定义

纳什均衡：在有限策略集的非合作双人博弈中，博弈方甲和乙，他们的策略集分别为A={a₁，a₂,…,a_m}和B={b₁,b₂,…b_m}，不同策略集条件下的效用为（a_ij,b_ij），其中，a_ij、b_ij分别为博弈方甲和乙在取策略a_i和b_j时的效用。对于一个策略组合（a_i0，b_j0），如果满足max a_ij0=a_i0j0和max b_i0j=b_i0j0，则该策略组合就被认为达到了纳什均衡。

价格函数：采用柯布-道格拉斯偏好模式，即P(η,R)=η^αR^β，η表示负载，R表示传输比特率。α和β为敏感因子。

效用：效用在经济学中是指当一个消费者消费一件商品或服务时所获得的福利。此处是指用户对提供的信道资源服务质量的满意度。

效用函数：用来衡量满意度的表达式。

1.2一些典型业务的效用表达式：