全球卫星通信发展论文提纲

论文题目：导通一体化卫星通信网MAC层机制研究

摘要：随着5G技术的提出,地面通信网络正处于迅猛发展的阶段,然而由于地面通信网络在覆盖范围、建设成本和维护成本等方面所具有的局限性,在某些偏远地区无法全面覆盖移动基站,而卫星通信具有覆盖范围广、便于实现全球覆盖等优点,很好地弥补了地面通信系统的不足。因此,卫星移动通信技术成为当前通信领域内的一个重要研究方向。传统的卫星导航系统仅能实现定位、授时、导航等功能,而短消息业务是为了拓展卫星导航系统的业务领域而提出的一项新兴业务,成为当前工业界研究的热点。导通一体化卫星通信网是将导航和通信功能使用同一卫星或同一卫星星座来承载,在实现导航功能的基础上,利用剩余的资源,增加了卫星用户终端之间的短报文通信功能。本文将在深入研究和分析导通一体化卫星通信网的特点及其网络架构的基础上,对卫星通信网的组网方案及数据通信接入机制和流程进行研究,设计一种MAC层多址接入协议机制,利用该卫星系统中有限的通信资源,为移动用户提供短报文通信服务。具体包括设计协议的数据传输机制、用户接入方式、网络接入优先级控制机制和分片机制。最后设计通信网组网仿真软件,仿真实现并验证终端的通信机制和业务流程,并对其通信机制和业务流程的适用性和性能进行分析和评估。本文的创新性主要体现在:第一,提出了一种下行通告帧快速反馈机制,间接达到侦听信道忙闲状态、检测冲突的目的,在导通一体化卫星通信系统用户数量多、通信资源少、用户不能侦听信道的场景中,减少上行数据帧发送过程中的盲目性,提高信道利用率;第二,提出了一种多信道分组通告的方式,在多信道的场景中,减少上行数据帧发送之前的等待时间,保证分组尽快接入;第三,在以上机制的基础上,为协议添加了优先级机制、分片机制和下行数据帧传输机制,以满足本场景中的业务需求。本文首先对导通一体化卫星通信网的特点及其网络架构进行分析和系统的研究,充分理解导通一体化卫星通信网的特点及其组网方案和数据通信接入机制,明确所设计MAC层协议机制的意义及所需要满足的要求。深入研究了导通一体化卫星通信网络的各项参数,包括网络拓扑关系、信道资源条件、节点数量等。然后,针对导通一体化卫星通信网络的特点,设计了一种MAC层多址接入协议机制。最后,在OPNET仿真平台上设计并实现了该协议机制的仿真软件,对所设计的协议机制在不同场景下的正确性和有效性进行验证。结果表明,本文所设计的MAC层协议机制和经典的MAC层协议机制相比,性能较好、灵活性高。由此可知,本文所设计的MAC层协议机制可以更好地适应导通一体化卫星通信网络的场景,对导通一体化卫星通信系统MAC层的研究具有重要的意义。

关键词：导通一体化;MAC层;协议设计;协议仿真

学科专业：通信与信息系统

摘要

ABSTRACT

符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状

1.3 本文工作及内容安排

第二章 卫星通信网络多址接入介绍

2.1 概述

2.2 导通一体化卫星通信网系统介绍

2.2.1 导通一体化卫星通信网概述

2.2.2 导通一体化卫星通信网拓扑结构

2.3 传统的多址接入控制方式

2.3.1 频分多址接入技术

2.3.2 时分多址接入技术

2.3.3 随机多址接入技术

2.4 卫星多址接入控制方式

2.4.1 选择拒绝ALOHA协议

2.4.2 分集时隙ALOHA协议

2.4.3 按需分配的多址接入协议

2.5 现有卫星多址接入技术分析

2.6 本章小结

第三章 导通一体化卫星通信网MAC层协议设计

3.1 概述

3.2 导通一体化卫星通信系统需求分析

3.3 协议设计思想介绍

3.4 数据格式设计

3.4.1 物理层帧类型和帧结构

3.4.2 MAC层帧类型和帧结构

3.4.3 帧封装过程

3.5 协议传输机制介绍

3.5.1 快速反馈机制

3.5.2 多信道分组反馈机制

3.5.3 业务优先级机制

3.5.4 分片机制

3.5.5 下行数据帧传输机制

3.6 本章小结

第四章 导通一体化卫星通信网协议仿真软件的设计与实现

4.1 概述

4.2 仿真软件的整体设计

4.3 仿真软件地面站节点模型设计

4.3.1 地面站节点模型

4.3.2 地面站各模块进程模型

4.3.3 用户站节点模型

4.3.4 用户站各模块进程模型

4.4 本章小结

第五章 协议性能分析和仿真验证

5.1 概述

5.2 协议分析

5.2.1 评价指标

5.2.2 协议功能分析

5.2.3 协议性能分析

5.3 仿真结果分析

5.3.1 单信道仿真结果分析

5.3.2 多信道仿真结果分析

5.4 与传统MAC层协议性能对比分析

5.5 本章小结

第六章 工作总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢