基于时间演进图的LEO星间切换实时预测及更新方法

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018166

通信学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (10): 43-51.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2018166

基于时间演进图的LEO星间切换实时预测及更新方法

胡欣¹,宋航宇¹(),刘帅军¹,李秀华¹,王卫东¹,汪春霆²

¹ 北京邮电大学电子工程学院，北京 100876
² 中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄 050081

修回日期:2018-07-09 出版日期:2018-10-01 发布日期:2018-11-23
作者简介:胡欣（1985-），男，湖北襄阳人，博士，北京邮电大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为智能信号处理、空间和地面信息集成以及航空航天电子信息综合等。|宋航宇（1994-），女，河南洛阳人，北京邮电大学硕士生，主要研究方向为卫星移动通信、无线资源管理等。|刘帅军（1988-），男，河北邢台人，北京邮电大学博士生，主要研究方向为卫星移动通信、机器学习和动态资源管理等。|李秀华（1964-），女，天津人，博士，北京邮电大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为物联网、纳米材料在电子及通信领域应用的研究等。|王卫东（1967-），男，内蒙古包头人，博士，北京邮电大学教授、博士生导师，主要研究方向为卫星通信、无线资源管理、物联网和信号处理等。|汪春霆（1965-），男，江西南昌人，博士，中国电子科技集团公司第五十四研究所研究员、博士生导师，主要研究方向为卫星通信。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(91438114)

Real-time prediction and updating method for LEO satellite handover based on time evolving graph

Xin HU¹,Hangyu SONG¹(),Shuaijun LIU¹,Xiuhua LI¹,Weidong WANG¹,Chunting WANG²

¹ School of Telecommunication Engineering,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876,China
² The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Shijiazhuang 050081,China

Revised:2018-07-09 Online:2018-10-01 Published:2018-11-23
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(91438114)

摘要/Abstract

摘要：

为了解决低轨（LEO,low earth orbit）卫星时变拓扑以及用户运动交织带来的切换效率较低的问题，提出一种基于时间演进图（TEG,time evolving graph）的星间实时切换预测框架和最短路径动态更新算法。根据终端运动情况，从时间和空间这2个维度动态更新切换预测结果。所提方法适用于多种切换策略，具有较高的灵活性。仿真结果显示，所提方法可以有效地提高预测的准确性，同时避免不必要的切换。

关键词: LEO卫星网络, 星间切换, 时间演进图, 最短路径动态更新算法

Abstract:

In order to solve the problem of low handover efficiency raised by the interwined impacts of time-varying topology of LEO satellites and terminal movement,a real-time satellite handover prediction framework based on time evolving graph and a shortest path dynamic updating method was proposed.This framework dynamically updated the handover prediction results from the temporal and spatial dimensions according to the terminal movement.The simulation results show that the framework can effectively improve the accuracy of the forecast and avoid the unnecessary handover.

Key words: LEO satellite network, satellite handover, time evolving graph, shortest path dynamic updating method

中图分类号:

TN927

胡欣,宋航宇,刘帅军,李秀华,王卫东,汪春霆. 基于时间演进图的LEO星间切换实时预测及更新方法[J]. 通信学报, 2018, 39(10): 43-51.

Xin HU,Hangyu SONG,Shuaijun LIU,Xiuhua LI,Weidong WANG,Chunting WANG. Real-time prediction and updating method for LEO satellite handover based on time evolving graph[J]. Journal on Communications, 2018, 39(10): 43-51.

图/表 18

图1

图2

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图5

表1

表2

图6

图7

表3

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表5

图10

表6

图11

图12

参考文献 14

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算法	总节点数	受影响节点数	算法复杂度
传统Dijkstra算法	N	n	O(N²)
本文算法	N	n	O(n²)

参数名称	参数设置
星座类型	全球星星座
卫星个数T	48
轨道面个数P	8
轨道面内卫星个数S	6
轨道高度h/km	1 414
轨道倾角i	52°
终端通信最小仰角	10°
终端个数	1 000
终端速度/(m·s^-1)	0~1 000

算法	切换路径
文献[9]算法	卫星23→卫星22
本文算法	卫星23→卫星22

算法	切换路径
文献[9]算法	卫星12→卫星17→卫星16
本文算法	卫星12→卫星17→卫星16

算法	切换路径
文献[9]算法	卫星23→卫星22
本文算法	卫星23→卫星17→卫星16

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Real-time prediction and updating method for LEO satellite handover based on time evolving graph

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