【摘 要】
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4G时代以来,随着互联网带宽容量的大幅度提升,视频共享已经成为了当代社会的流行社交方式。相比于低效的单播传输,单点对多点的高效组播技术能节省大量的网络带宽以及降低网络负载。但是传统的地面光纤网络由于跨运营商部署和网络设备繁杂等原因难以实现高效、低时延的组播。随着电子技术的发展,卫星发射成本大幅度降低,大规模的商用低轨卫星互联网开始涌现。通过在卫星网络中部署软件定义网络架构而构建的软件定义卫星网络(
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4G时代以来,随着互联网带宽容量的大幅度提升,视频共享已经成为了当代社会的流行社交方式。相比于低效的单播传输,单点对多点的高效组播技术能节省大量的网络带宽以及降低网络负载。但是传统的地面光纤网络由于跨运营商部署和网络设备繁杂等原因难以实现高效、低时延的组播。随着电子技术的发展,卫星发射成本大幅度降低,大规模的商用低轨卫星互联网开始涌现。通过在卫星网络中部署软件定义网络架构而构建的软件定义卫星网络(SDSN)不仅可以实现高效的软件定义组播,还能实现更加高级的带宽资源管理。以此为出发点,在视频分发的应用背景下,本文以优化网络吞吐量为目的,研究了卫星互联网中的网络带宽资源管理问题。卫星网络是由星间网络和星地网络组成的异构网络,本文分别针对这两部分网络提出了下述有效的带宽资源管理算法:一是在星间网络中,本文设计的带宽资源管理算法主要从两个方面实现对吞吐量的优化。首先在避障路由规划阶段,在控制全网带宽总消耗的前提下通过路由迁移算法为全网组播规划带宽充足的路由;其次在拥塞链路的带宽分配阶段,为了对路由具有高复用性的组播实现高效的带宽资源分配,该算法基于组播流所关联的路由树分支来分配拥塞链路上的带宽。实验结果表明,相比于对照实验,该带宽资源管理算法对吞吐量的优化最高能超过50%,并且能在一定程度上减少网络拥塞。二是在星地网络中,本文考虑的是频分复用技术增强下的多波束卫星的星地组播,构建了一个基于七色频率复用策略的蜂窝簇模型,并提出了一个基于波束簇的带宽分配算法。该算法考虑了同一簇波束之间的带宽资源竞争,能计算出优秀的波束覆盖方案,然后通过将问题变量简化为小规模的core集合来求解带宽资源分配方案,实现了各波束间的灵活带宽资源调度。实验表明,该算法相比于对照实验最高能优化吞吐量约40%。
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