一种临近空间自适应动态带宽分配方法
专利汇可以提供一种临近空间自适应动态带宽分配方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出一种临近空间自适应动态带宽分配方法。具体为：（1）在已有的临近空间Proximity‑1通用MAC 帧 的格式上，在MAC头新增紧急状况位和表示业务优先级的业务类型位；（2）在改进的通用MAC帧的 基础 上，具体设计了2种控制帧，分别为： 飞行器 带宽 请求 和临空AP带宽响应的控制MAC帧格式；（3）将信道划分为数据信道与控制信道，其中数据信道专 门 用于传输数据帧，控制信道专门用于传输管理帧与控制帧，以提高系统的吞吐率；（4）基于以上的帧和信道设计，设计了用户飞行器和接入AP之间自适应动态带宽分配流程。本发明实现了带宽的自适应和信道的划分，提高了临近空间数据传输的吞吐率和可靠性。，下面是一种临近空间自适应动态带宽分配方法专利的具体信息内容。
1.一种临近空间自适应动态带宽分配方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，在已有的临近空间Proximity-1通用MAC帧的格式上，在MAC头新增紧急状况位和表示业务优先级的业务类型位；
S2，在改进的通用MAC帧的基础上，具体设计了2种控制帧，分别为：带宽请求控制帧和带宽响应控制帧；
在通用帧格式的基础上，MAC头中含2比特的协议数据类型，区分管理帧、控制帧和数据帧；4比特的子类型，0000表示带宽请求控制帧，0001表示带宽响应控制帧，其他预留；负载，长度在0字节到2042字节之间，带宽请求控制帧和带宽响应控制帧的负载中的二进制数分别对应于用户飞行器将要发送数据量的帧数和临空AP为用户飞行器分配的带宽，具体如下：
S2-1，控制帧结构，其MAC头的类型域为“01”，具体设计了2种控制帧：带宽请求控制帧与带宽响应控制帧，其中带宽请求控制帧的负载长度为2B，表示待发送的数据量的大小，带宽响应控制帧的负载长度为1B，表示带宽分配结果；
S2-2，带宽请求控制帧结构，当用户飞行器需要向临空AP发送数据时，首先发送带宽请求控制帧以请求临空AP分配所需的带宽，在控制帧的基础上得到的带宽请求控制帧，带宽请求控制帧中子类型为0000，收发标识S or D为0，帧长为00000001000，帧号为00000000；
负载部分用于传输用户飞行器需要发送的待发送数据量的大小，共占2个字节，当该部分的二进制数所代表的十进制值为K时，表示有K帧的数据等待发送，因为一帧的数据量为2B，所以有K×2B的数据量等待发送，2B能够表示的最大数为216＝65536，所以能够表示的最大传输的数据量为216×2KB；
S2-3，带宽响应控制帧结构，当临空AP收到用户飞行器发送的带宽请求控制帧时，根据当前剩余带宽情况向用户飞行器发送能够满足用户的带宽大小，在控制帧的基础上得到的带宽响应控制帧，带宽响应控制帧中子类型为0001，收发标识S or D为1，帧长为
00000000111，帧号为00000000，负载部分用于传输临空AP能够满足用户飞行器的带宽大小，共1B，假设临空AP的总带宽为W，则把总带宽分为28＝256个子带宽，每个子带宽的大小为W/256，当能够分配的 带宽为M时，则用 所对应的二进制数表示；
S3，将信道分为控制和数据2种专用信道；
S4，基于以上的帧和信道设计，提出了用户飞行器和AP之间的自适应动态带宽分配流程；
S4-1，给出临空AP与用户飞行器相互通信的过程：
(1)用户飞行器通过控制信道将带宽请求控制帧发给临空AP，以负载的形式捎带待发送数据量的大小，请求临空AP分配带宽以传输数据；
(2)临空AP根据当前剩余带宽的分配情况用带宽响应控制帧做出应答，如果没有带宽分配，则应答请求失败，临空AP应答的带宽响应控制帧中的带宽分配结果部分为全0；如果有剩余带宽能够进行分配则应答带宽分配成功，带宽分配结果部分用实际分配的带宽所对应的二进制数表示；
(3)临空AP通过控制信道将带宽响应控制帧传输给用户飞行器，以负载的形式捎带带宽分配结果；
(4)用户飞行器根据带宽响应控制帧做出处理，如果带宽分配结果为0，则用户飞行器等待一段随机时间之后重发带宽请求控制帧，如果为大于0的数，则用户飞行器通过数据信道开始发送数据；
S4-2，给出临空AP为用户飞行器动态分配带宽的方法：
根据普通业务和紧急业务的划分，定义紧急加权系数kem，普通业务的紧急系数为1，紧急业务的紧急系数为2；然后再根据各业务类型的不同，分别为音频，图像和数据三类，实现优先级的划分并根据优先级的不同定义了业务加权系数kse，业务加权系数为优先级反码对应的十进制数；00表示语音业务，01表示图像业务，“10”表示数字业务，易于得到语音业务的业务加权系数kse＝3，图像业务的业务加权系数kse＝2，数字业务的业务加权系数kse＝1；
最后，定义等效加权系数keq为紧急加权系数kem与业务加权系数kse的乘积，以决定各个业务最终分配带宽的多少以及被其他业务中断的情况：
(1)临空AP在有剩余带宽时为同一时刻到来的n个带宽请求分配带宽
假设剩余带宽为M，请求带宽的大小分别是x1,x2···,xi,···,xn，对应的紧急加 权系数kem与业务加权系数kse分别是kem1,kem2···,kemi,···,kemn和kse1,kse2···,ksei,···,ksen，首先计算出各个业务的等效加权系数keqi＝kemi×ksei,i＝1,2,···n，则为第i个业务分配的带宽为：
对于上式，能够根据n个带宽请求中有无紧急业务加以细分：
含有紧急业务，则直接使用上述公式进行分配，全部为普通业务，帧结构中的紧急状况＝0，其紧急系数kem＝1，等效加权系数keq＝kse；
对于不同业务类型的普通业务请求带宽控制帧，按优先级划分层次，各层次按业务加权系数kse分配带宽，易于得到语音业务的等效加权系数keq＝kse＝3，图像业务的等效加权系数keq＝kse＝2，数字业务的等效加权系数keq＝kse＝1，所以公式简化为：
对于相同的业务类型的普通业务请求带宽控制帧，由于它们的业务加权系数kse也相等，能够看做是按照数据量大小进行分配，所以再简化为：
事实上，对于相同的业务类型的紧急业务，该式仍成立；
(2)临空AP在没有剩余带宽时为同一时刻到来的n个带宽请求分配带宽
假设请求带宽的大小分别是x1,x2···,xi,···,xn，它们对应的紧急加权系数kem与业务加权系数kse分别是kem1,kem2···,kemi,···,kemn和kse1,kse2···,ksei,···,ksen；
由于普通业务无法中断正在执行的业务，所以对kem＝1的请求不分配带宽，对于紧急业务，只选取等效加权系数keq最大的所有业务进行是否实现中断服务 的判断，其他的紧急业务请求也不分配带宽；
S5，为了实现公平性，选取占用带宽多，等效加权系数keq小的业务进行中断，设计判断流程如下：
(1)确定所有正在执行的业务的等效加权系数keq的最小值，若keq＝ks，则不进行中断服务，否则进行判断Ⅱ；
(2)若ks＜keqmax，且keq＝ks的业务只有一个，那么就选择中断该业务，如果有多个，则进行判断Ⅲ；
(3)等效权重为ks的有多个业务，则中断占用带宽最大的非紧急业务，如果都是紧急业务，则直接中断占用带宽最大的业务；
(4)将中断业务占用的带宽分配给请求带宽的紧急业务；
S6，分配结果分为两类：
(1)分配成功：临空AP剩余带宽M＞0，将分得的带宽大小在带宽响应控制帧的带宽分配结果部分以二进制数表示出来；
(2)分配失败：临空AP剩余带宽为M＝0，请求业务不为紧急业务，或中断判断未通过的情况下不能进行带宽分配，带宽响应控制帧的带宽分配结果用全零填充。
2.根据权利要求1所述的一种临近空间自适应动态带宽分配方法，其特征在于：
通用MAC对应的帧格式，包括：
帧控制域，其中：2比特协议版本号子域，区分当前和未来空间通信协议；1比特的业务质量，0表示该帧为受次序控制的帧，满足接收方的帧检查，提供更加可靠的次序约束服务；
1表示快速帧；2比特的协议数据类型，区分管理帧、控制帧和数据帧；4比特的子类型，0000表示带宽请求帧，0001表示带宽响应帧，其他预留；1比特的紧急状况，0表示普通业务，1表示紧急业务；2比特的业务类型，且与优先级一一对应，00代表语音业务，具有最高优先级，
01表示图像业务，具有次优先级，10表示数据业务，具有低优先级，11预留；10比特的航天器标识ID，前5位为发送方ID，后5位为接收方ID；1比特的物理信道，表示物理通信标识；3比特的端口定义，指定帧的数据域应该经由哪个物理端接 收；1比特的收发标识，0表示发送方传输帧，1表示接收方传输帧；11比特的帧长标识，最大帧长2048B，其中帧头为6B，负载最大为2042B，帧长最小为6B，其中帧头为6B，负载为0；8比特的帧号，用于序列控制，需单独计数，不参与帧校验过程；
负载，长度在0字节到2042字节之间。
3.根据权利要求1所述的一种临近空间自适应动态带宽分配方法，其特征在于，将信道分为控制和数据2种专用信道：
控制信道用于传输控制帧和管理帧，数据信道用于传输语音、图像、和数据信息数据帧。
一种临近空间自适应动态带宽分配方法
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