[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于資源預(yù)留的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)資源調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710221987.3
• 申請(qǐng)日: 2017-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106851749B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧松峰;劉艷麗;田文波;張寧;沈霽;鄭璧青;張震;葉恒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海航天測(cè)控通信研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H04W28/26
• 分類(lèi)號(hào): H04W28/26;H04W72/12;H04B7/185
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于資源預(yù)留的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)資源調(diào)度方法，其特征在于，在預(yù)設(shè)條件下進(jìn)行中繼衛(wèi)星系統(tǒng)資源調(diào)度，

所述預(yù)設(shè)條件如下：

1、任何業(yè)務(wù)的執(zhí)行時(shí)間都必須在中繼衛(wèi)星與用戶(hù)飛行器間的可見(jiàn)時(shí)間窗口內(nèi)；

2、不考慮衛(wèi)星的故障和業(yè)務(wù)的切換時(shí)間；

3、每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間必須滿(mǎn)足任務(wù)的時(shí)限性要求，且持續(xù)時(shí)間必須能夠完成要求的業(yè)務(wù)量并高于要求的業(yè)務(wù)傳輸速率；

4、中繼衛(wèi)星提供的最大鏈路數(shù)量不變，且區(qū)分上下行鏈路；

5、業(yè)務(wù)的初始優(yōu)先級(jí)由用戶(hù)給定，在調(diào)度過(guò)程中可對(duì)用于計(jì)算的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)整；

6、中繼衛(wèi)星系統(tǒng)資源調(diào)度數(shù)學(xué)模型：

v(i)D(i)≥T(i),

st(i,j,k)≥ast(i,j,k),

st(i,j,k)+d_i,j,k≤aet(i,j,k),

優(yōu)化目標(biāo)為最大化業(yè)務(wù)的完成度即業(yè)務(wù)的加權(quán)優(yōu)先級(jí)之和最大，業(yè)務(wù)的完成度由業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)以及持續(xù)時(shí)間共同決定，以保障整體調(diào)度的高吞吐量及高優(yōu)先級(jí)；

中繼衛(wèi)星系統(tǒng)資源調(diào)度數(shù)學(xué)模型中各參數(shù)的含義是：

d(i,j,k)：中繼星j將其第k條鏈路安排給業(yè)務(wù)i進(jìn)行測(cè)控的時(shí)間；

p(i)：任務(wù)i的優(yōu)先級(jí)；

D(i)：完成業(yè)務(wù)i所需的持續(xù)時(shí)間，安排給業(yè)務(wù)i的調(diào)度時(shí)間需保證在此時(shí)間段內(nèi)鏈路的傳輸速率高于業(yè)務(wù)要求的傳輸速率v(i)且能夠保障業(yè)務(wù)量T(i)的完成；

ast(i,j,k)：中繼星j的第k條鏈路可以提供給業(yè)務(wù)i進(jìn)行測(cè)控的起始時(shí)間，其時(shí)間晚于業(yè)務(wù)i所要求的起始時(shí)間s(i)；

aet(i,j,k)：中繼星j的第k條鏈路可以提供給業(yè)務(wù)i進(jìn)行測(cè)控的結(jié)束時(shí)間，其時(shí)間早于業(yè)務(wù)i所要求的截止時(shí)間e(i)；

st(i,j,k)：中繼星j的第k條鏈路實(shí)際安排給業(yè)務(wù)i進(jìn)行測(cè)控的起始時(shí)間，調(diào)度結(jié)果需要保障實(shí)際安排的起止時(shí)間在可用的起止時(shí)間范圍之內(nèi)，并且實(shí)際調(diào)度的起止時(shí)間段不應(yīng)該有重疊；

τ：突發(fā)時(shí)間限，截止時(shí)間在當(dāng)前時(shí)間到突發(fā)時(shí)間限τ之間的業(yè)務(wù)規(guī)定為突發(fā)業(yè)務(wù)，在突發(fā)時(shí)間限之后的業(yè)務(wù)為常規(guī)業(yè)務(wù)；

α：資源預(yù)留率，在突發(fā)時(shí)間限之后的剩余資源占總資源的比例需大于資源預(yù)留率，以保障未來(lái)突發(fā)業(yè)務(wù)的可調(diào)度性；

其中i的取值范圍為參與調(diào)度的空間飛行器的數(shù)量，j為參與調(diào)度的中繼衛(wèi)星的數(shù)量，k為中繼星可提供的鏈路數(shù)量；

具體包括步驟：

判斷待調(diào)度業(yè)務(wù)集是否為空；

若否，從待調(diào)度業(yè)務(wù)集中選取優(yōu)先級(jí)最高的業(yè)務(wù)，并判斷選定的業(yè)務(wù)是突發(fā)業(yè)務(wù)還是常規(guī)業(yè)務(wù)；

若選定的業(yè)務(wù)為突發(fā)業(yè)務(wù)，則對(duì)選定的業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度，若選定的業(yè)務(wù)為常規(guī)業(yè)務(wù)，判斷可用資源集占總資源集的比例是否大于預(yù)設(shè)的資源預(yù)留率，若大于，則對(duì)選定的業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度，否則，對(duì)選定的業(yè)務(wù)進(jìn)行降級(jí)處理，并返回待調(diào)度業(yè)務(wù)集中繼續(xù)選取優(yōu)先級(jí)最高的業(yè)務(wù)；

對(duì)調(diào)度的業(yè)務(wù)進(jìn)行資源匹配。

2.如權(quán)利要求1所述的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)資源調(diào)度方法，其特征在于，所述判斷選定的業(yè)務(wù)是突發(fā)業(yè)務(wù)還是常規(guī)業(yè)務(wù)的步驟是：判斷選定的業(yè)務(wù)的截止時(shí)間是否在預(yù)設(shè)的突發(fā)時(shí)間限內(nèi)，若是，選定的業(yè)務(wù)為突發(fā)業(yè)務(wù)，否則為常規(guī)業(yè)務(wù)。

3.如權(quán)利要求1所述的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)資源調(diào)度方法，其特征在于，所述從待調(diào)度業(yè)務(wù)集中選取優(yōu)先級(jí)最高的業(yè)務(wù)之前，還包括判斷相同最高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)的個(gè)數(shù)是否為多個(gè)，若是，在多個(gè)相同最高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)中選取截止時(shí)間最早的業(yè)務(wù)。

4.如權(quán)利要求1所述的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)資源調(diào)度方法，其特征在于，所述對(duì)調(diào)度的業(yè)務(wù)進(jìn)行資源匹配的步驟是：

從可用資源集中選取出符合業(yè)務(wù)要求時(shí)間段及鏈路速率的擁有最早開(kāi)始時(shí)間的資源匹配給調(diào)度的業(yè)務(wù)；

從可用資源集中移除該段資源并將其加入已占用資源集；

將所述調(diào)度的業(yè)務(wù)從待調(diào)度業(yè)務(wù)集中移除并加入已安排業(yè)務(wù)集。

5.如權(quán)利要求1所述的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)資源調(diào)度方法，其特征在于，若對(duì)調(diào)度的業(yè)務(wù)進(jìn)行資源匹配失敗，還包括步驟：根據(jù)優(yōu)先級(jí)低高的原則，對(duì)調(diào)度業(yè)務(wù)所需時(shí)間段上占用的業(yè)務(wù)進(jìn)行資源的重新匹配，調(diào)整業(yè)務(wù)的資源占用情況，將調(diào)整后的空閑資源匹配給調(diào)度的業(yè)務(wù)。