衛星通信系統ALOHA技術分析論文

衛星通信系統ALOHA技術分析論文

　　摘要：ALOHA技術作為一種常見的數據網絡通信接入技術，已經在衛星通信系統中得到了廣泛應用。文章簡要介紹了ALOHA技術，對常見技術類型進行了分析，并詳細探討了時隙ALOHA技術穩態控制側策略，僅供參考。

　　關鍵詞：衛星通信系統；ALOHA技術；常見類型；穩態控制策略

　　一、ALOHA技術簡要介紹

　　ALOHA技術屬于一種隨機多址通信技術，對于多個分散的用戶來講，借助ALOHA信道便可以使用中心計算機，完成一點到多點的數據通信。該項技術建網簡單，多個發射機可共用一個信道，即便通信網絡中有多個用戶存在，一個高速接口即可滿足通信需求，同時可以保證不同用戶之間信息發送的實效性[1]。正是由于ALOHA技術所體現出的眾多優點，已經被廣泛應用于衛星通信系統中。

　　二、衛星通信系統中的常用ALOHA技術

　　當前比較常見的ALOHA技術主要包括純ALOHA技術、時隙ALOHA技術、擴頻ALOHA技術等幾種，不同類型技術的工作原理存在一定差異。首先，純ALOHA技術出現最早，接入方式也最為簡單，當站點有幀存在時，便會馬上通過信道發送，在規定時間內收到應答，表示發送成功，否則需重新發送，重發時需要暫時等待，然后在任意應時間點再次發送，直到最后發送成功。衛星通信系統中的純ALOHA技術，數據是否發送成功的確認時間最短為270ms，該技術信道利用率僅有18.4%。其次，時隙ALOHA技術可以提高信道利用率，最高可達36.8%。在使用時根據每一幀發送所用時間，將其作為一個時間槽，對信道時間進行劃分，時槽開始后才可發送站點，如果發送不成功，則按照純ALOHA技術重發策略進行重發，直到發送成功[2]。

　　三、ALOHA技術穩態控制策略

　　現階段，在衛星通信系統中，時隙ALOHA技術的應用最為普遍，但是在工作過程中，信道負載的增大會影響系統穩定性，為避免飽和與振蕩現象的出現，需要采取相應的穩態控制策略，比較常見的主要包括輸入控制、重發控制及輸入重發控制三種。采用輸入控制策略時，為避免造成信道擁塞，應設定系統中的最大加壓終端數量，對信道做出限制，當超過設定值后，不允許再接入用戶分組。采用重發控制策略時，為避免造成信道擁塞，應設定系統中的最大加壓終端數量，并限制分組重發時間，當超過設定值后，延長重發延遲時間。采用輸入重發控制策略時，要同時控制信道內積壓終端數量和分組重發時間。對于這三種穩定控制策略的實現，要先估算系統的積壓終端數，然后將估算結果反饋至各個終端。在此基礎上，此次研究對穩態控制策略做出了改進，其主要是對積壓終端數估計算法進行修正。該算法中運用了偽貝葉斯算法，假設第k個時隙起始時，積壓終端數為kn，再結合此時時隙接收狀態的不同，對下一個時隙起始時積壓終端數進行估算，表示為1kn+。采用該修正估算算法進行仿真分析，最終結果顯示，如果終端處于空閑狀態，每個時隙產生新分組概率表示為到達率，當其數值較低時，時延最短的為純ALOHA技術，但是當到達率逐漸變大后，采用輸入控制策略的時隙ALOHA技術時延優勢越來越明顯，這是由于采用穩態控制策略后，即便是到達率不斷增大，也可以有效控制積壓終端數，降低其發送分組碰撞幾率，不會影響吞吐率的持續增大。另外，時隙ALOHA技術引入輸入控制策略后，分組丟失率會因為門限的存在而略微增大，但是能夠顯著縮短系統分組成功傳輸延遲時間，證明了此次修正算法的有效性。同時，衛星通信系統中經常遇到信號被遮蔽現象，陸地上的樹木、建筑及地貌等，都會對信號接收功率造成影響，無法保證信號成功接收。而運用捕獲效應可以有效解決這種問題，同時發送多個分組，衛星成功接收到的分組數量僅有一個時，其他分組信號將會被遮蔽，而被接收的分組不會發生碰撞，此時便可以改善遮蔽效益，提高衛星通信系統工作性能。

　　四、結語

　　ALOHA技術在衛星通信系統中應用廣泛，基于通信需求的不斷提高，便需要加大這方面技術的研究力度，在原有穩態控制策略基礎上做出優化和改進，確保衛星通信系統穩定性。同時還應借助捕獲效應，改善遮蔽效益，實現對系統通信功能的改良，以充分發揮ALOHA技術的應用價值和應用優勢。

　　參考文獻

　　[1]朱巍,梁俊,肖楠,等.隨機網絡編碼的衛星時隙ALOHA碰撞重傳策略[J].空軍工程大學學報自然科學版,2015(6):17-21.

　　[2]陶孝鋒,任德鋒,董超,等.衛星通信系統中的ALOHA技術[J].空間電子技術,2014(1):59-63.

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