[發(fā)明專利]一種空間網(wǎng)絡(luò)的流量控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210055155.6
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102594693A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃東
• 申請（專利權(quán)）人: 黃東
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04B7/185
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及無線網(wǎng)絡(luò)和最優(yōu)化理論。

背景技術(shù)

隨著航天任務(wù)不斷向深空推進(jìn)，傳統(tǒng)的航天測控模式已不能滿足信息傳輸?shù)男枰酝c(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式獨(dú)存的局面將不復(fù)存在。用戶空間單元之間、中繼衛(wèi)星之間、用戶空間單元與中繼衛(wèi)星之間的互聯(lián)互通成為空間信息系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢和要求，研究并建設(shè)包括地基測控網(wǎng)、天基測控網(wǎng)和深空測控網(wǎng)在內(nèi)的空間信息傳輸系統(tǒng)勢在必行，空間網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

星際互聯(lián)(IPN)按功能可分為：主干網(wǎng)、接入網(wǎng)、星座或編隊(duì)飛行網(wǎng)絡(luò)、近距無線網(wǎng)絡(luò)。

主干網(wǎng)是一個負(fù)責(zé)信息傳輸與分發(fā)的高速寬帶網(wǎng)絡(luò)，主要由數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)、地面測控網(wǎng)、地面數(shù)據(jù)網(wǎng)和深空網(wǎng)等組成。主干網(wǎng)負(fù)貴傳送用戶空間單元的指令，注入數(shù)據(jù)、遙測信息及應(yīng)用數(shù)據(jù)等。在確保安全性的前提下，該網(wǎng)絡(luò)還可提供與地面互聯(lián)網(wǎng)的接口。

接入網(wǎng)指用于空間單元和主干剛建立連接和信息交換的設(shè)各所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

星座或小衛(wèi)星編隊(duì)飛行網(wǎng)絡(luò)指協(xié)作飛行的空間單元，例如星座或衛(wèi)星編隊(duì)內(nèi)用于交換數(shù)據(jù)的星間鏈路構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

在一些航天任務(wù)中，需要對不同類型的空間單元進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，如載人空間站與飛船的交會對接、火星軌道器與著陸器之間的釋放和對接。如果完全依靠地面對多空間單元進(jìn)行測量和控制，將會帶來極大的開銷。主干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)只與執(zhí)行該任務(wù)的一個或少數(shù)主空間單元之間建立鏈路，完成信息交換。而在主空間單元與其他空間單元之間建立的網(wǎng)絡(luò)稱之為近距無線網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是作用距離短、耗費(fèi)功率低、成本低、拆建方便，星際之間的路由和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程如圖2和3所示。

因此有必要設(shè)計一種高效的流量控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：解決空間網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)穩(wěn)定傳輸問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供一種空間網(wǎng)絡(luò)的流量控制方法，其特征在于：

A、建立空間網(wǎng)絡(luò)的流量控制模塊；?

B、使用系統(tǒng)初始化模塊獲取空間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的初始化條件和業(yè)務(wù)狀態(tài)，然后將初始化信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)容量優(yōu)化分配模塊，并獲得空間網(wǎng)絡(luò)容量穩(wěn)定最優(yōu)分配的條件；

C、使用動態(tài)用戶平衡點(diǎn)模塊均衡新的業(yè)務(wù)流，并通過計算得到的業(yè)務(wù)流調(diào)整網(wǎng)絡(luò)容量最優(yōu)分配的業(yè)務(wù)控制參數(shù);?

D、設(shè)置空間網(wǎng)絡(luò)的流量控制結(jié)束的條件。

所述步驟A中，空間網(wǎng)絡(luò)的流量控制模塊由傳輸時間重計算模塊、系統(tǒng)初始化模塊、網(wǎng)絡(luò)容量優(yōu)化分配模塊、動態(tài)用戶平衡點(diǎn)模塊、檢驗(yàn)平衡點(diǎn)是否收斂模塊和懲罰策略模塊組成。

所述步驟B中，令

，其中為懲罰因子，，，使空間網(wǎng)絡(luò)容量最優(yōu)分配的點(diǎn)為

，為直連鏈路的容量，為鏈路的業(yè)務(wù)流，為權(quán)重系數(shù)，總的流程如圖4所示。

所述步驟B中，空間網(wǎng)絡(luò)容量穩(wěn)定最優(yōu)分配條件為網(wǎng)絡(luò)容量優(yōu)化模塊提供優(yōu)化點(diǎn)集合。當(dāng)條件

滿足時，空間網(wǎng)絡(luò)容量實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定最優(yōu)分配，其中為拉格朗日乘子，為空間網(wǎng)絡(luò)容量利用率函數(shù)，為物理鏈路容量，為的增函數(shù)，為空間網(wǎng)絡(luò)的路由集合，為空間網(wǎng)絡(luò)的物理鏈路集合，并使用遺傳算法得到最優(yōu)解，如圖5所示。

所述步驟C中，當(dāng)步驟B完成時，獲得當(dāng)前動態(tài)用戶均衡狀態(tài)信息，當(dāng)對下一個用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)容量分配時，使用當(dāng)前動態(tài)用戶均衡狀態(tài)信息作為下一個網(wǎng)絡(luò)容量優(yōu)化模塊運(yùn)行狀態(tài)的初始化信息。，為業(yè)務(wù)流矢量，為網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信號矢量，為與業(yè)務(wù)流相對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號矢量。

所述步驟D中，設(shè)置流量控制結(jié)束的條件，其中為業(yè)務(wù)離開網(wǎng)絡(luò)的時間間隔，為發(fā)送端和接收端對，為路由標(biāo)識，為發(fā)送端和接收端對內(nèi)被使用的路由集合，為在時間間隔中路由上的業(yè)務(wù)集合，為在時間間隔中路由上的業(yè)務(wù)傳輸時間，為在時間間隔中發(fā)送端和接收端對內(nèi)所有的業(yè)務(wù)流，為在時間間隔中發(fā)送端和接收端對內(nèi)最短路由的傳輸時間。

本發(fā)明的有益效果為：提供一種空間網(wǎng)絡(luò)的流量控制方法，通過建立空間網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的流量控制功能模塊和算法，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)資源在空間網(wǎng)絡(luò)中的高效可靠傳輸。

附圖說明

圖1為空間網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中地面基站，為通信車，為移動節(jié)點(diǎn)，為圍繞地球的衛(wèi)星。為圍繞火星的衛(wèi)星；

圖2為星際之間的路由示意圖；

圖3為星際之間的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)示意圖；

圖4為總的工作流程示意圖；

圖5為使用遺傳算法得到最優(yōu)解流程示意圖。