CN106411392A - 基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，包括：CS与PS业务请求模块，一段历史时间窗口的对应业务通信量；CS与PS预测模块，设置对应业务通信量的预测模型，接收所述通信量，并对一段未来时间窗口的对应业务通信量给出预测值；业务通信量分析模块，对所述预测值，进行汇总运算，至少得到各业务通信量的比例关系和总通信量；无线资源分配策略模块，用以设置无线资源分配策略；无线资源协调模块，依据分配策略调整各业务通信量间的无线资源分配比例；无线资分配模块，对卫星无线资源进行比例分配。有益效果：通过动态调整业务资源分配份额比例，提高卫星无线资源整体的利用效率，同时兼顾公平性保障其他业务的正常运行。

Description

基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统。

背景技术

目前卫星通信系统主要采用CS域(电路交换)或PS域(分组交换)。CS域面向电路连接，可以承载多种带宽的传输业务；PS域以卫星宽带通信系统为代表，其运行业务主要是IP数据报文。例如国际海事卫星系统(Inmarsat)、瑟拉亚卫星系统(Thuraya)、亚洲蜂窝卫星系统(ACeS)、全球星系统(Globalstar)等主要采用电路交换方式，提供语音、传真、短信等窄带业务；而IPSTAR宽带卫星系统、AmerHis卫星通信系统、WINDS系统等宽带卫星系统主要采用分组交换方式，提供因特网接入、IP语音/数据、视频会议、视频点播、流媒体等宽带业务。同时，CS域卫星通信业务按照业务传输带宽来分，可划分为低数据率(Low Data Rate，LDR)、中数据率(Medium Data Rate，MDR)、高数据率(High Data Rate，HDR)等业务。LDR、MDR、HDR业务的数据传输速率档次分别为bps，kbps和mbps。然而，未来发展趋势将是窄带和宽带系统逐渐走向融合、走向统一。现阶段这种针对混合交换型的卫星通信系统，其卫星无线资源如何在不同域、不同类型以及不同带宽的传输业务中合理分配成为一个关键。现阶段，卫星无线资源的分配方法还停留在固定比例辅助手工配置调整的方式。这种方式无法应对不同传输业务通信量动态变化的情况，例如：一些情形下CS域类业务通信量较大，但是PS域类业务的通信量相对较少；或者CS域类业务通信量偏少，但PS域类业务的通信量较大等情形。

已有大量研究表明，通信量的变化随着季节(年度)、时间(天)等变化而呈现出周期性的变化。例如，一天中上午9、10点出现通信量的高峰，一年中年底会出现通信量的高峰。同样，在卫星通信领域内，不同业务类型的通信量也有类似的周期性表现(但是不同类型业务的周期性表现是有可能不同的)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，从而提高卫星无线资源利用率，在不增加无线资源投入的条件下提升系统的通信容量，改善用户使用体验。

为实现上述目的，本发明的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，包括：

CS与PS业务请求模块，用以采集和累计以当前时刻为截止点的一段历史时间窗口的对应业务通信量；

CS与PS预测模块，用以设置对应业务通信量的预测模型，接收CS与PS业务请求模块累计的对应业务的通信量，并依据该通信量，通过通信量预测模型，对以当前时刻为起始点的一段未来时间窗口的对应业务通信量给出预测值；

业务通信量分析模块，用以根据CS与PS预测模块给出的各对应业务的预测值，进行汇总运算，至少得到未来时间窗口的各业务通信量比例关系和总通信量；

无线资源分配策略模块，用以设置无线资源分配策略；

无线资源协调模块，无线资源协调模块，用以从无线资源分配策略模块读取分配策略，并依据所述分配策略对未来时间窗口的各业务通信量比例关系进行调整；

无线资源分配模块，用以依据无线资源协调模块给出的无线资源分配比例，对卫星无线资源进行比例分配。

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述CS与PS业务请求模块包括CS域业务请求模块和PS域业务请求模块，CS域业务请求模块包括HDR业务请求模块、MDR业务请求模块和LDR业务请求模块；所述CS与PS预测模块包括CS域预测模块和PS域预测模块，CS域预测模块包括HDR业务预测模块、MDR业务预测模块和LDR业务预测模块。

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述预测模型包括ON/OFF模型、Markov过程、AR自回归模型、MA滑动平均模型、ARMA自回归滑动平均模型、ARIMA自回归滑动平均混合模型和FARIMA分数差分自回归滑动平均混合模型。

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述CS与PS预测模块根据一定频率采集对应各业务通信量，并当采集的样本达到预定值时，根据通信量预测模型对各业务通信量进行预测。

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述分配策略包括各业务分配比例策略、各业务通信量最低通信需求保障策略、队列长度控制策略、公平性策略、卫星通信容量使用最大化策略、无线资源利用率最大化策略。

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述各业务无线资源分配比例策略为：

若Y^L、Y^M，Y^H分别表示在T时间段内的CS业务中LDR、MDR和HDR通信业务的无线资源分配额度，Y^P表示在T时间段内的PS通信业务的无线资源分配额度；则各业务无线资源分配比例关系|Y^L|:|Y^M|:|Y^H|:|Y^P满足

CS业务与PS业务之间的无线资源分配比例需求为：

CS业务之间的无线资源分配比例需求为：

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述各业务通信量最低通信需求保障策略为：

某一通信业务保障最低通信需求所需的无线资源分配额度至少不小于该业务最低保障通信量的无线资源量阈值，即 其中，分别表示LDR、MDR、HDR以及PS通讯业务的无线资源分配额度，Threshold^L，Threshold^M，Threshold^H，Threshold^P分别为LDR、MDR、HDR以及PS通讯业务的无线资源量阈值。

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述队列长度控制策略为

PS业务通信量的缓冲区队列长度LoQ(Y^P)至少不小于缓冲区最大长度即

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述公平性策略为

将t_n时刻的各业务通信请求等待服务时间的平均值控制在一设定范围内，即

将t_n时刻的各类业务通信请求等待服务时间的标准差控制在一设定范围，即

其中：分别表示t_n时刻LDR、MDR、HDR和PS业务的通信请求集合；分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务的通信请求等待服务时间的平均值； 分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务通信请求等待服务时间的标准差； 均为常量，且满足：

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述卫星通信容量使用最大化策略为：

在满足各通信业务无线资源分配策略业务最低保障策略队列长度控制策略和公平性策略的条件下，实现卫星容量Cap^SAT最大化，即

其中，Cap^SAT表示卫星通信系统的无线资源使用量总和；和分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务的无线资源使用量，即已分配给用户通信使用的无线资源数量；表示卫星通信系统中无线资源量总和。

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，所述无线资源利用率最大化策略为：在设定时间段(t₀,t₁)内的无线资源量利用率E，

其中，和分别表示可分配给LDR、MDR、HDR和PS业务使用的卫星无线资源数量，即各业务无线资源的份额。

所述基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统的进一步设计在于，当资源需求变化率达到一定程度(资源变化率高于某一阈值常量c^ass，即)时，根据预期的资源使用情况实时调整资源分配时间间隔的能力，卫星无线资源调整频率f_ass正比于预测的业务无线资源请求量变化率的最大值如下式：

其中，分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务的无线资源使用量预测值的变化率；t_ass表示无线资源调整周期。

本发明的优点

本发明的卫星通信系统通过动态调整业务资源分配份额比例，将通信量少的业务无线资源份额调配给通信量大的业务，从而提高卫星无线资源整体的利用效率，达到卫星通信系统通信容量的最大化，使得现有系统能够支持尽可能多的用户，使得系统能够支撑最大化的通信能力。在通过动态调配无线资源以提高资源利用率的同时，本发明还没有忽略通信的公平性需求，即在有可用无线资源的情况下，无线资源调整不能影响其他业务的进行，需要保持各不同类型业务之间的通信对资源的公平获取能力。

附图说明

图1是本发明的模块框图。

图2是本发明的多业务通信量预测方法实现流程。

图3是本发明的多业务通信量预测原理示意图。

图4是本发明的多业务无线资源动态分配原理示意图。

图5是本发明的多业务无线资源动态分配方法实现流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。

如图1，本发明主要针对固定比例分配辅助手工配置调整方式的现有技术而设置的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，该系统主要由CS与PS业务请求模块、CS与PS预测模块、业务通信量分析模块、无线资源分配策略模块、无线资源协调模块以及无线资分配模块组成。其中：CS与PS业务请求模块，用以采集和累计以当前时刻为截止点的一段历史时间窗口的对应业务通信量。CS与PS预测模块，用以设置对应业务通信量的预测模型，接收CS与PS业务请求模块累计的对应业务的通信量，并依据该通信量，通过通信量预测模型，对以当前时刻为起始点的一段未来时间窗口的对应业务通信量给出预测值。业务通信量分析模块，用以根据CS与PS预测模块给出的各对应业务的预测值，进行汇总运算，至少得到各业务通信量的比例关系和总通信量。无线资源分配策略模块，用以设置无线资源分配策略。无线资源协调模块，用以从无线资源分配策略模块读取分配策略，并依据分配策略调整各业务通信量间的无线资源分配比例。无线资分配模块，用以依据无线资源协调模块给出的无线资源分配比例，对卫星无线资源进行比例分配。

进一步的，CS与PS业务请求模块包括CS域业务请求模块和PS域业务请求模块，CS域业务请求模块包括HDR业务请求模块、MDR业务请求模块和LDR业务请求模块；CS与PS预测模块包括CS域预测模和PS域预测模块，CS域预测模块包括HDR业务预测模块、MDR业务预测模块和LDR业务预测模块。

如图2，本发明系统的工作流程主要有两个阶段的内容构成，第一阶段是多业务通信量预测，第二阶段是卫星无线资源分配。第一阶段由CS与PS业务请求模块、CS与PS预测模块、业务通信量分析模块、无线资源分配策略模块和无线资源协调模进行多业务通信量预测算法、业务间资源协调算法来完成，第二阶段由无线资源协调模块和无线资分配模块进行资源分配算法来完成。

如图3，当各业务请求模块(HDR业务请求模块、MDR业务请求模块和LDR业务请求模块)在时刻t₁到当前时刻为t_m的一段历史时间窗口采集和累计对应业务通信量，各个类型业务的请求量，例如LDR业务、MDR业务、HDR业务和PS业务请求量分别为： 和则各业务预测模块即CS与PS预测模块将该历史时间窗口作为预测检测窗口，根据一定频率从对应业务请求模块获取对应业务通信量，并当采集的样本达到预定值时，完成由t₁至t_m的若干时间节点上采集的若干历史采样值，然后依据该历史样值和对应业务预测模块中设置的预测模型，对t_m+1时刻至t_n时刻的一段未来时间窗口进行对应业务通信量的预测，其预测值输入给业务通信量分析模块，该业务通信量分析模块将根据各业务预测模块给出的对应业务的预测值，并对各业务通信量汇总，得到各业务通信量比例关系、总通信量等值，并传输给无线资源协调模块，无线资源分配策略模块读取分配策略，并依据分配策略对未来时间窗口的各业务通信量比例关系进行调整。即无线资源协调模块从无线资源分配策略模块读取分配策略，并依据分配策略对未来时间窗口的各业务通信量比例关系进行调整。

因此第一阶段的多业务通信量预测算法的流程为：

1)配置采样数量参数Q_sample、采样频率f_sample等配置参数。

2)流程进入等待采样时刻t_sample的到达。

3)当达到采样时刻时，实时采集并记录当前时刻各业务的实际通信量。

4)算法判断当前已采集的样本数是否已达到初始配置中的参数Q_sample。

4a)如果样本数未达到参数Q_sample，则跳转到步骤2)，确定下一个采样时刻t_sample’并继续等待采样时刻到达。

4b)如果样本数达到，则算法将采用设定的通信量预测模型对已采集的样本进行通信量预测，通过计算取得未来时间段[t_m+1,t_n]间各业务通信量的预测值。

5)算法再将各业务通信量预测值输出给业务通信量分析模块。

6)确定下一个采样时刻t_sample’，进入步骤2)等待到达下一个采样时刻。

第一阶段业务间资源协调算法的流程为：

1)读取无线资源分配策略S^a，初始化算法参数；

2)等待接收来自通信量预测算法的各业务通信量预测值；

3)接收到通信量预测值后，算法将综合分析各业务通信量预测值，进入业务间资源调整过程；

4)在资源调整过程中，首先判断系统无线资源总量(Cap^SAT)能否满足各业务预测通信量所需卫星无线资源量之和(其中的分别表示LDR业务、MDR业务、HDR业务和PS业务的预测通信量所对应的无线资源数量；表示各业务预测通信量所需卫星无线资源量之和)：

4a)如果总容量满足则进一步判断各业务现有卫星无线资源份额能否满足各业务通信量预测值

4ai)如果各业务均能满足，即以下四项条件 均成立(各业务现有卫星无线资源份额都能满足各业务通信量的预测值)，则暂时维持现有各业务无线资源份额和比例，不作调整；

4aii)如果存在若干个业务(小于总业务类型数Count_type)的无线资源份额不满足预测值(在等条件中成立条件的数量小于总业务类型数Count_type)，则将预测通信量较少的业务资源份额中的一部分调整给预测值较大的业务类型。例如，预测PS和MDR业务的通信量会有大幅增长，而LDR和HDR维持较小的通信使用量，则可将部分PS和MDR业务的无线资源份额调配给LDR和HDR业务。

4b)如果总容量无法满足则查询无线资源分配策略，判断算法配置策略是否是CS域业务优先；

4bi)如果CS域优先(prio_CS>prio_PS)，则将PS业务无线资源份额调配给CS域的业务，同时需要网控中心配合建议增加地面站PS域的缓冲区长度；

4bii)如果PS业务优先(prio_PS>prio_CS)，则将CS域业务的无线资源份额的一部分调配给PS业务，从而用于控制PS域缓冲区队列长度，降低PS包的延时时间。

5)按照相应的分配策略给出各业务无线资源份额。

6)计算未来一段时间内各业务所需无线资源量预测值的变化率( 和分别表示LDR业务、MDR业务、HDR业务和PS业务所需无线资源量预测值的变化率)，得到无线资源调整周期(其中，a_ass为常量系数)。

7)将各业务无线资源份额和下一个无线资源调整周期t_ass输出给卫星无线资源分配器，而算法重新进入步骤2)，等待接收下一批各业务通信量预测值。

上述预测模型主要涉及ON/OFF模型、Markov过程、AR自回归模型、MA滑动平均模型、ARMA自回归滑动平均模型、ARIMA自回归滑动平均混合模型以及FARIMA分数差分自回归滑动平均混合模型。由于这些模型是公知模型，不再一一赘述。

如图4，全部卫星无线资源包括预留资源(Y^R)、LDR业务资源(Y^L)、MDR业务资源(Y^M)、HDR业务资源(Y^H)和PS业务资源(Y^P)。假设t₁时刻的各业务资源对应的比例关系是：当通信量感知业务间无线资源协调器预测到各业务通信量将发生一定的变化。则在卫星无线资源分配器的作用下，在t₂时刻将各业务无线资源份额比例调整为 以便于各业务无线资源份额能够满足未来一定时间内通信量变化的需求。

本发明的分配策略S^a包括各业务无线资源分配比例各业务通信量最低通信需求保障策略队列长度控制策略公平性策略卫星通信容量使用最大化策略无线资源利用率最大化策略

分配策略S^a中的各业务无线资源分配比例策略是：若Y^L、Y^M，Y^H分别表示在T时间段内的CS业务中LDR、MDR和HDR通信业务的无线资源分配额度、Y^P表示在T时间段内的PS通信业务的无线资源分配额度；则各业务无线资源分配比例关系|Y^L|:|Y^M|:|Y^H|:|Y^P|满足：1)CS业务与PS业务之间的无线资源分配比例需求为：2)CS业务之间的无线资源分配比例需求为：

分配策略S^a中的各业务通信量最低通信需求保障策略是：某一通信业务保障最低通信需求所需的无线资源分配额度至少不小于该业务最低保障通信量的无线资源量阈值(Threshold^L，Threshold^M，Threshold^H，Threshold^P)，即

队列长度控制策略为PS业务通信量的缓冲区队列长度LoQ(Y^P)至少不小于缓冲区最大长度即

分配策略S^a中的公平性策略是：t_n时刻的各业务通信请求 等待服务时间的平均值在一设定范围，即

t_n时刻的各类业务通信请求等待服务时间的标准差 在一设定范围，即

其中：分别表示t_n时刻LDR、MDR、HDR和PS业务通信请求的集合；表示业务通信请求等待服务时间的平均值；SD(ToS())表示业务通信请求等待服务时间的标准差； 均为常量，且满足：

分配策略S^a中的卫星通信容量使用最大化策略是：在满足各通信业务无线资源分配策略业务最低保障策略队列长度控制策略和公平性策略的条件下，实现卫星容量Cap^SAT最大化，即

其中，Cap^SAT表示卫星通信系统的无线资源使用量总和；和分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务的无线资源使用量，即已分配给用户通信使用的无线资源数量；表示卫星通信系统中无线资源量总和。

分配策略S^a中的无线资源利用率最大化策略是：在设定时间段(t₀,t_n)内的无线资源量利用率E，

其中，和分别表示可分配给LDR、MDR、HDR和PS业务使用的卫星无线资源数量，即各业务无线资源的份额。

无线资分配模块，在时间段T＝[t₀,t_n]内对卫星无线资源分配序列Z

其中：且 分别表示t_n时刻LDR、MDR、HDR以及PS业务分配得到的无线资源比例；表示t_n时刻所有通信业务的无线资源比例关系；Z表示时间段T内的卫星无线资源分配比例序列。

当遇到资源需求变化率较高的情形，根据预期的资源使用情况实时调整资源分配时间间隔的能力，如下式：

其中，分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务的无线资源使用量预测值的变化率；t_ass表示无线资源调整周期。

卫星无线资源调整频率应正比于预测的业务请求量变化量的最大值。即所有业务类型中，如果某个业务的无线资源请求量变化率最大，则资源调整频率就正比于该变化率。

第二阶段卫星无线资源分配阶段是在第一阶段的基础上，根据调整后资源分配比例关系由卫星无线资分配模块执行资源分配算法，以实现各业务的无线资源分配份额或比例的周期性调整。

如图5，第二阶段的资源分配算法的流程为：

1)读取初始化无线资源分配策略S^a；

2)初始化各无线资源算法配置参数：无线资源调整周期t_ass，无线资源分配表Table_ass；

3)配置初始无线资源分配比例关系，确定各个业务类别下无线资源分配份额Y^L、Y^M、Y^H、Y^P(各业务类别可分配的无线资源数量的最大值

4)根据无线资源调整周期t_ass，设置资源调整定时器，记录本周期起始时间t_PeriodBegin；

5)接收当前时刻t_n的各业务类型的无线资源请求序列

6)根据当前资源已分配情况，处理各个业务类别的无线资源撤销和申请请求：

6a)处理无线资源撤销请求，收回分配给该业务请求的无线资源，更新各个业务类别下的已分配无线资源数量；

6b)处理无线资源申请请求：如果已分配无线资源数量等于该业务类别下的无线资源份额(即在此业务类型下所有无线资源已经分配完毕)，则拒绝此次无线资源请求；如果已分配无线资源数量小于该业务类别下的无线资源份额，则分下面两种情形接收此次无线资源请求：

6bi)无线资源申请数量小于等于该业务类型下未分配的无线资源数量，则将此次申请的无线资源数量分配该项业务请求；

6bii)无线资源申请数量大于该业务类型下未分配的无线资源数量，则将剩余的可分配无线资源全部分配给该项业务请求；

7)如果未到资源调整时刻t_resTune(t_now＜t_resTune＝t_ass+t_periodBegin)，则返回步骤5)执行；如果到无线资源调整时刻t_resTune(t_now≥t_resTune)，读取从资源分配协调模块输出的无线资源分配比例预测值z_tresTune和资源调整周期参数t_ass；

8)更新算法的资源调整周期参数t_ass；

9)比较预测值z_tresTune与当前各个业务实际分配数量后，更新各个业务类型下的无线资源分配数额：当预测值大于等于实际分配数量，则更新无线资源分配数额；当预测值小于实际分配数量，则暂时不更新资源分配数额。

10)返回进入步骤4)循环执行。

本发明的卫星通信系统尽量考虑到卫星通信中的各种状况，尤其考虑了以五种典型应用情况：

1.某一两个类型的业务通信量大，但通过调整业务资源分配比例关系可以满足这几个增长的业务通信需求——提高通信量预期有较大增长的业务所占的资源比例；

2.预测到多个类型业务通信量同时增大，则根据公平性原则，合理调配资源比例，达到通信容量使用的最大化，严格控制通信连接拒绝率；

3.当若干类型业务通信量变化幅度在一定时间范围内波动较大时，则无线资源比例关系调整应达到：在尽可能满足其他业务类型通信量的基本前提下尽量使得该类业务无线资源能够应付最大的通信量；如果无法完全满足最大值，则尽可能大地满足相应的通信量需求；

4.当预测到某些类型业务通信量减少时，其无线资源调整策略应关注在未来一段时间内可能的通信量的波动变化情况，采用逐渐衰减的方式实现；

5.针对某些特殊PS业务，对于延迟以及延迟抖动异常敏感，无法忍受数据报文到达时间的剧烈抖动，特别对于卫星无线链路这一类容易受到天气、电磁干扰等多种因素影响的通信信道，则需要对延迟时间能有一定的控制。在这种情形下，需侧重考虑控制PS业务相关的缓冲队列长度，一定条件下增加PS业务的无线资源份额，从而在一定程度上减少队列平均长度，达到控制数据包延迟和延迟抖动的目的。

据此，本发明通过动态调整业务资源分配份额比例，将通信量少的业务无线资源份额调配给通信量大的业务，从而提高卫星无线资源整体的利用效率，达到卫星通信系统通信容量使用的最大化，使得现有系统能够支持尽可能多的用户，使得系统能够支撑最大化的通信能力。在通过动态调配无线资源以提高资源利用率的同时，本发明还没有忽略通信的公平性需求，即在有可用无线资源的情况下，无线资源调整不能影响其他业务的进行，需要保持各不同类型业务之间的通信对资源的公平获取能力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明构思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，包括：

CS与PS业务请求模块，用以采集和累计以当前时刻为截止点的一段历史时间窗口的对应业务通信量；

CS与PS预测模块，用以设置对应业务通信量的预测模型，接收CS与PS业务请求模块累计的对应业务的通信量，并依据该通信量，通过通信量预测模型，对以当前时刻为起始点的一段未来时间窗口的对应业务通信量给出预测值；

业务通信量分析模块，用以根据CS与PS预测模块给出的各对应业务的预测值，进行汇总运算，至少得到未来时间窗口的各业务通信量比例关系和总通信量；

无线资源分配策略模块，用以设置无线资源分配策略；

无线资源协调模块，无线资源协调模块，用以从无线资源分配策略模块读取分配策略，并依据所述分配策略对未来时间窗口的各业务通信量比例关系进行调整；

无线资源分配模块，用以依据无线资源协调模块给出的无线资源分配比例，对卫星无线资源进行比例分配。

2.根据权利要求1所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述CS与PS业务请求模块包括CS域业务请求模块和PS域业务请求模块，CS域业务请求模块包括HDR业务请求模块、MDR业务请求模块和LDR业务请求模块；所述CS与PS预测模块包括CS域预测模块和PS域预测模块，CS域预测模块包括HDR业务预测模块、MDR业务预测模块和LDR业务预测模块。

3.根据权利要求2所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述预测模型包括ON/OFF模型、Markov过程、AR自回归模型、MA滑动平均模型、ARMA自回归滑动平均模型、ARIMA自回归滑动平均混合模型和FARIMA分数差分自回归滑动平均混合模型。

4.根据权利要求2所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述CS与PS预测模块根据一定频率采集对应各业务通信量，并当采集的样本达到预定值时，根据通信量预测模型对各业务通信量进行预测。

5.根据权利要求2所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述分配策略包括各业务分配比例策略、各业务通信量最低通 信需求保障策略、队列长度控制策略、公平性策略、卫星通信容量使用最大化策略、无线资源利用率最大化策略。

6.根据权利要求5所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述各业务无线资源分配比例策略为：

若Y^L、Y^M，Y^H分别表示在T时间段内的CS业务中LDR、MDR和HDR通信业务的无线资源分配额度，Y^P表示在T时间段内的PS通信业务的无线资源分配额度；则各业务无线资源分配比例关系|Y^L|:|Y^M|:|Y^H|:|Y^P满足

CS业务与PS业务之间的无线资源分配比例需求为：

CS业务之间的无线资源分配比例需求为：

。

7.根据权利要求5所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述各业务通信量最低通信需求保障策略为：

某一通信业务保障最低通信需求所需的无线资源分配额度至少不小于该业务最低保障通信量的无线资源量阈值，即 其中，分别表示LDR、MDR、HDR以及PS通讯业务的无线资源分配额度，Threshold^L，Threshold^M，Threshold^H，Threshold^P分别为LDR、MDR、HDR以及PS通讯业务的无线资源量阈值。

8.根据权利要求5所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述队列长度控制策略为

PS业务通信量的缓冲区队列长度LoQ(Y^P)至少不小于缓冲区最大长度即

9.根据权利要求5所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述公平性策略为

将t_n时刻的各业务通信请求等待服务时间的平均值控制在一设定范围内，即

将t_n时刻的各类业务通信请求等待服务时间的标准差控制在一设定范围，即

其中：分别表示t_n时刻LDR、MDR、HDR和PS业务的通信请求集合；分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务的通信请求等待服务时间的平均值；

分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务通信请求等待服务时间的标准差； 均为常量，且满足：

10.根据权利要求6或7或8所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述卫星通信容量使用最大化策略为：

在满足各通信业务无线资源分配策略业务最低保障策略队列长度控制策略和公平性策略的条件下，实现卫星容量Cap^SAT最大化，即

其中，Cap^SAT表示卫星通信系统的无线资源使用量总和；和 分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务的无线资源使用量，即已分配给用户 通信使用的无线资源数量；表示卫星通信系统中无线资源量总和。

11.根据权利要求10所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，所述无线资源利用率最大化策略为：在设定时间段(t₀,t₁)内的无线资源量利用率E，

其中，和分别表示可分配给LDR、MDR、HDR和PS业务使用的卫星无线资源数量，即各业务无线资源的份额。

12.根据权利要求1所述的基于通信量预测及无线资源动态分配的卫星通信系统，其特征在于，当资源需求变化率达到一定程度(资源变化率高于某一阈值常量c^ass，即)时，根据预期的资源使用情况实时调整资源分配时间间隔的能力，卫星无线资源调整频率f_ass正比于预测的业务无线资源请求量变化率的最大值如下式：

其中，分别表示LDR、MDR、HDR和PS业务的无线资源使用量预测值的变化率；t_ass表示无线资源调整周期。