高新科技译丛·卫星网络中的资源管理：优化与跨层设计 [Resource Management in Satellite Networks Optimization and Cross-Layer De epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

　　《高新科技译丛·卫星网络中的资源管理：优化与跨层设计》阐述了卫星通信系统跨层空中接口设计这一崭新的研究领域。书中对跨层方法进行了详细分析，通过分析和模拟结果论证了这些技术能够为不同数据流类型提供较高的QoS保证水平。所提出的研究结果综合了众多研究人员的见解，内容涉及了系统设计的方方面面（如传输问题、资源管理技术、链路设计、QoS和传输协议等）。尤其重要的是研究成果可适用于固定和移动卫星系统。

内容简介

　　《高新科技译丛·卫星网络中的资源管理：优化与跨层设计》是一本关于卫星系统跨层空中接口设计这一新兴研究领域的著作。书中详细分析了跨层方法，最新的分析和仿真结果表明。这些技术能为不同种类的数据流提供较高水平的QoS保证。书中的内容集中了众多研究人员的研究成果，讨论了系统设计的方方面面（如：传输问题、资源管理技术、链路设计、QoS、传输协议等）。其中应用于固定和移动卫星系统的研究结论具有重要的参考价值。
　　《高新科技译丛·卫星网络中的资源管理：优化与跨层设计》一书的内容是在SatNEx项目研究成果的基础上汇编而成。自Sath4Ex项目2004年1月启动以来，始终关注于跨层设计问题的研究。目前，对该问题的研究已经形成一个独立的研究领域。多达14个合作组织和研究机构参与了这项研究。《高新科技译丛·卫星网络中的资源管理：优化与跨层设计》可供系统工程师和卫星网络工程师的参考．也可以作为卫星通信领域的研究人员和研究生的参考书。

作者简介

　　Giovanni Giambene，于1966年生于意大利佛罗伦萨。1993年在意大利佛罗伦萨大学获得电子学工学博士学位，1997年获得电子和信息学博士学位。1994年到1997年，他在意大利佛罗伦萨大学电子工程系供职。

内页插图

目录

第一部分 卫星通信中的资源管理框架
第1章 卫星通信和资源管理概述
1.1 卫星通信
1.2 卫星通信系统设计中的主要问题
1.3 多址技术
1.4 无线接口设计
1.4.1 S-LIMTS
1.4.2 DVB-S标准
1.4.3 DVB-RCS
1.4.4 DVB-S2标准
1.4.5 特定情景下性能分析的参数设置
1.5 卫星通信网
1.5.1 SI-SAP接口概述
1.6 卫星网络设计的新方法
1.6.1 水平途径
1.6.2 垂直途径
1.7 结束语
参考文献
第2章 卫星资源管理研究现状
2.1 概述
2.2 频率／时间／空间资源分配策略
2.3 功率分配和控制方案
2.4 呼叫接纳控制和切换算法
2.4.1 切换算法
2.5 无线资源管理模型和仿真
2.6 欧洲的相关研究项目
2.6.1 TWISTER
2.6.2 MAESTRO
2.6.3 SatNEx
2.6.4 NEWCOM
2.6.5 VIRTUOUS
2.6.6 COST计划
2.6.7 ISI计划
2.7 结束语
参考文献
第3章 多媒体业务的QoS需求
3.1 概述
3.2 业务的QoS需求
3.2.1 对话型服务的性能要求
3.2.2 交互式业务的性能要求0
3.2.3 流媒体的性能要求
3.2.4 背景服务——应用的性能要求
3.3 IPQoS框架／模型
3.4 广播和多播业务
3.4.1 GE0卫星分发系统中的延迟实时服务
3.4.2 场景的特征与结论
3.5 关于QoS的实验结果
3.6 结束语
参考文献
第4章 资源管理的跨层方法
4.1 概述
4.2 跨层方法的发展现状
4.3 跨层空中接口设计需求
4.4 跨层设计：与卫星环境相关的需求
4.4.1 宽带卫星系统需求（DVB-S／S2）
4.4.2 移动卫星系统需求（S-UMTS）
4.4.3 LEO卫星环境的需求
4.5 结束语
参考文献

第二部分 卫星相关层的跨层技术
第5章 接入策略与分组调度技术
5.1 概述
5.2 上行链路：接入策略
5.2.1 UMTS中的随机接入及在S-UMTS中的应用
5.2.2 分组预约多址接入协议（PRMA）
5.2.3 S-LJMTS中采用的类PRMA策略
5.2.4 接入协议的稳定性分析
5.3 下行链路：调度技术
5.3.1 调度技术概述
5.3.2 卫星信道HSDPA的调度技术
5.3.3 S-UMTS中广播和多播业务的调度技术
5.3.4 分组调度的跨层方法
5.4 结束语
参考文献
第6章 呼叫接纳控制
6.1 呼叫接纳控制概述
6.2 呼叫接纳控制和QoS管理
6.3 GEO卫星系统的呼叫接纳控制算法
6.3.1 MF-TDMA网络的CAC方案
6.3.2 CDMA网络的CAC方案
6.4 非GEO卫星系统的切换和呼叫接纳控制算法
6.4.1 星内切换与CAC方案
6.4.2 星间切换和CAC方案
6.5 未来的研究方向
6.6 结束语
参考文献
第7章 动态带宽分配
7.1 动态带宽分配：问题定义
7.1.1 分配方法概述
7.2 DVB-RCS中的动态带宽分配策略
7.3 动态带宽分配的最新发展
7.3.1 利用控制论方法实现的DVB-RCS动态带宽分配
7.3.2 动态带宽回收
7.3.3 跨层的动态带宽分配
7.3.4 在采用自适应编码系统中的联合时隙优化和
公平动态带宽分配
7.3.5 为处于切换中的呼叫进行的动态带宽分配
7.4 结束语
参考文献

第三部分 卫星无关层的跨层技术
第8章 资源管理与网络层
8.1 概述
8.2 IPQoS框架概述
8.2.1 综合服务
8.2.2 区分服务
8.2.3 多协议标签交换（MPLS）
8.3 IPQoS中的资源管理
8.3.1 通过MAC层调度实现相对DiffServ
8.4 与卫星无关的服务访问点QoS映射
8.4.1 基于模型的QoS映射和支持技术
8.4.2 基于测量的QoS映射和支持方法
8.4.3 性能评估和讨论
8.5 支持双重网络（卫星和地面网络）接入终端的QoS保证
8.6 LEO卫星上的交换式以太网：隐式跨层设计实现VLANs
8.6.1 协议间的协调和通过IEEEVLAN实现的隐式跨层设计
8.6.2 性能评估
8.7 结束语
参考文献
第9章 资源管理与传输层
9.1 概述
9.2 卫星链路的TCP概述
9.2.1 TCP标准机制
9.2.2 卫星链路上TCP的问题
9.2.3 已提出方法的回顾
9.3 Tcp和物理层之间的跨层交互
9.4 TCP和MAC层之间的跨层交互
9.4.1 一种TCP驱动的新型动态资源分配策略
9.5 卫星上基于UDP的多媒体传输
9.5.1 UDP的跨层方法
9.6 结束语
参考文献
第10章 跨层方法与标准化问题
10.1 概述
10.2 跨层设计与互联网协议栈
10.3 卫星系统的跨层方法论
10.3.1 隐式（Implicit）和显式（Explicit）跨层设计方法论
10.3.2 按照信息流的方向对跨层技术的分类
10.4 对卫星系统可能进行的跨层优化
10.4.1 旨在实现层间QoS协调的优化
10.4.2 无线资源管理的优化
10.4.3 联合高层和低层的优化
10.5 卫星系统中的跨层信令
10.6 标准化问题
10.6.1 标准化组织和小组
10.6.2 欧洲邮政和电信行政会议
10.6.3 ETSI
10.6.4 DVB
10.6.5 国际电信联盟
10.7 结束语
参考文献

索引

精彩书摘

　　传统协议栈中各协议层之间独立设计，影响了系统对环境变化的自适应能力。跨层优化为下一代无线网络的设计提供了一种新模式。随着卫星系统向以Internet为中心的网络发展，对系统的自适应能力提出了新的挑战。例如，为适应多媒体业务传输，系统要采用能够满足不同QoS需求和服务等级协议（SLAs）的动态资源管理方案。
　　为适应系统动态变化和应用的动态需求所带来的挑战，跨层方法提供了一种自然而然的解决方法。为了优化整体性能，多个协议层的联合自适应必须协调进行，这就需要设计一种新的跨层协议框架，并对其进行标准化。需要注意的是，不同的研究群体对于跨层优化有着不同的看法。例如，网络界已经提出了改进的协议和机制，使网络能适应应用的变化。另一方面，视频用户也建议使信源编码适应网络的变化，因为香农分离理论不能应用到一般的时变信道上，或者不能应用到复杂的或具有时延限制的系统中。在同卫星相关的层次（如物理层和MAC层）上，有人提议使无线资源管理与预先定义的业务量变化情况和不断改变的传播条件相适应。通常，跨层设计包括五个主要协议层之间的相互作用：应用层（包括表示层和会话层）、传输层、网络层、链路层（MAC）和物理层。
　　跨层方法需要在协议栈中引入新的控制功能，以实现不相邻协议层之间的交互，这是一项重要的研究内容。目前，人们对该研究所面临的本质问题还理解得不够深入。因此，初步方法是先对某些特定协议栈进行专门的优化，但是这种方法只适合于极少数系统场景，不具有一般性。当人们对这些方法有了充分的理解之后，就可以对这些方法中使用的原语和控制交换过程进行推广。
　　在为卫星网络设计跨层体系结构时，必须仔细考虑层间分离的内涵和原则，尤其是，需要定义底层（如物理层）参数对高层控制策略（如网络层QoS、传输可靠性、应用数据的格式）的影响程度[2]，这一点非常重要。它可能会依赖于特定的环境和施加在系统上的控制类型。我们可以在自适应分层控制系统中采用分离原则（与时间尺度也有关系），其中底层采取更加严格的（规程控制）控制行为，它们的作用将通过总体参数体现出来。然而，在某些系统尤其是卫星系统中，由于使用了具有特定协议栈的协议增强代理，因此可能会减轻跨层交互对网络整体性能带来的负面影响。
　　跨层协议设计使得协议栈的优化不仅需要在相邻的协议层间采用新型的交互机制，甚至还需要非相邻协议层之间的交互。由于优化过程的独特性，跨层设计应该对每种被考察的协议栈和系统场景都进行适当的定制。在这些系统场景中，我们将着重考虑两种最重要的情况：基于DVB-S/-RCS（或DVB-S2）的GEO卫星宽带通信系统；为移动用户提供通信服务的基于GEO或非GEO的S-UMTS系统。
　　在下面的章节中，对目前各种文献中可用的跨层方法进行了初步描述，并根据参与优化的层和这些层的功能，对不同的跨层方法进行了分类。PHY/MAC的联合优化
　　参考文献[3]中，作者基于马尔可夫链方程，提出了在瑞利（Rayleigh）衰减下的MAC层跨层优化设计方法。为了最大化系统的吞吐量，该方法综合考虑了系统级信息和物理层的测量值。在参考文献[4]中，讨论了IEEE 802. 11中的MAC层和物理层协议的协调问题。作者研究了报文长度、发送功率和误比特率对系统性能的影响，研究表明，采用最优发送功率将消耗最少的能量，该功率大小与报文长度成比例。参考文献[5]分析了MAC层有限长度排队与自适应编码和调制相结合产生的作用，同时，对跨层设计用于最大化吞吐量时带来的性能增益进行了量化。参考文献[6]中，为了通过一种自适应分布式MAC层（上行链路）协议来节省终端功率，提高系统性能，作者描述了PHY层和MAC层之间的信息流。几位作者提出了在链路层的改进方法，该方法能够根据当前信道的状态降低传输误码。参考文献[7]中，在特定BER的情况T利用了优化的最大传输单元（MTU），能够使吞吐量提高大约50%，使传输范围增加20%。参考文献[8]表明，根据不同的无线信道状态，通过增加帧长可以获得1826～25%的吞吐量增益。在参考文献[9]中，作者着重讨论了将调度策略进行跨层优化来保证队列稳定性的问题。参考文献[10]讨论了不同地球轨道（LEO、MEO和GEO）通信卫星系统的功率分配和接人控制的联合优化问题，文献利用动态规划方法，提出了一种优化策略。
　　通常，我们还可以利用信道状态信息调整编码方式或调度数据传输[11-13]。在参考文献[14]中，每个协议层都提出了多级别调整方法，包括快速的和慢速的。这些调整也可以涉及到“硬件”层。在参考文献[15]中，作者提出了一种跨层设计方法，它利用基于预测的理想无线信道状态，提高卫星网络下行链路传输中组播报文调度器的性能。在参考文献[16]中，为提高GEO卫星系统中可靠组播业务的效率，使用了跨层方法。由于卫星资源昂贵，在不利的天气情况下链路质量将会严重下降，因此可靠性问题应该受到高度重视。该文献提出，应该在底层摒弃大多数的报文丢弃行为，而引入对协议首部的额外保护。而且，在传输层应将纠删编码（Erasure Coding）与一种混合的ARQ协议相结合。利用这种方法，可以使某些需要高可靠性传输保证的应用（如大量文件传输）对网络资源的需求量减少。
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前言/序言

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