首页|期刊导航|西安电子科技大学学报(自然科学版)|面向低轨卫星网络的多维资源表征及分配方法

面向低轨卫星网络的多维资源表征及分配方法OA

Multi-dimensional resource characterization and allocation method for low earth orbit satellite networks

中文摘要英文摘要

低轨卫星通信网络因其多维异构、节点高速移动以及时变链路特性,给资源分配带来了新的挑战.现有的资源分配方法通常专注于吞吐量、时延等单一指标的优化,难以同时满足用户体验质量(QoE)与系统整体效能的要求.针对这一问题,首先在3GPP非地面网络(NTN)框架下,结合低轨卫星网络的资源类型(频谱、功率、时隙等)与传输约束(链路可达性、时延等),构建了一种基于时变图(TG)的多维资源表征模型,该模型能够在时间维度上表征资源需求、供应及动态变化,为后续的优化算法提供系统化的数学描述.随后,利用大量视频业务数据,采用伪主观分析方法,通过数学模型与实验数据拟合的方式建立了面向视频业务的QoE保障效能评估模型.并以最大化QoE为目标,设计了一种基于强化学习的资源分配算法(QL-MQoE).实验结果表明,相较于现有的分配算法,QL-MQoE可将QoE有效提升7.9%,验证了该算法的有效性.

Low Earth Orbit(LEO)satellite communication networks,with their multidimensional heterogeneity,high speed node mobility,and time varying link characteristics,pose new challenges for resource allocation.Existing allocation methods focus usually on optimizing a single metric such as throughput or latency,making it difficult to simultaneously satisfy both the Quality of Experience(QoE)for users and the overall system performance.To address this issue,this paper first constructs a multidimensional resource representation model based on a Temporal Graph(TG)within the 3GPP Non Terrestrial Network(NTN)framework.The model incorporates the resource types of LEO satellite networks(spectrum,power,time slots,etc.)and transmission constraints(link reachability,delay,etc.),enabling the characterization of resource demand,supply,and dynamics over time and providing a systematic mathematical description for subsequent optimization algorithms.Then,by using a large set of video service data,a pseudo subjective analysis method is employed to develop a QoE assurance performance evaluation model for video services through the fitting of mathematical models to experimental data.With the objective of maximizing the QoE,a reinforcement learning based resource allocation algorithm,Q Learning based Maximum QoE(QL MQoE),is designed.Experimental results show that,compared with existing allocation algorithms,the QL MQoE can improve the QoE by 7.9%,therefore confirming the effectiveness of the proposed algorithm.

曹欢;谈晓雯;石晶林;周一青;刘子凡;王龙河

中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100190||移动计算与新型终端北京市重点实验室,北京 100190上海科技大学,上海 201210中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100190||移动计算与新型终端北京市重点实验室,北京 100190||中国科学院大学,北京 100049中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100190||移动计算与新型终端北京市重点实验室,北京 100190||中国科学院大学,北京 100049中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100190||移动计算与新型终端北京市重点实验室,北京 100190中国科学院计算技术研究所处理器芯片全国重点实验室,北京 100190||移动计算与新型终端北京市重点实验室,北京 100190

信息技术与安全科学

低轨道卫星资源表征资源分配

low earth orbit satelliteresource representationresource allocation

《西安电子科技大学学报(自然科学版)》 2026 (2)

1-16,16

国家重点研发计划(2020YFB1808004)

10.19665/j.issn1001-2400.20251104

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