[發明專利]一種衛星通信網絡鏈路利用率分析方法及系統

有效

• 申請號: 201810187502.8
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108599834B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 戴光明;彭雷;王茂才;宋志明;鄧洋
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L12/24
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 馮必發;金慧君

本發明公開了一種衛星通信網絡鏈路利用率分析方法及系統，先確定需要進行鏈路利用率分析的衛星通信網絡模型，再建立對應于所述述衛星通信網絡的隨機著色Petri網模型，在隨機著色Petri網模型中定義token的種類來表明數據的流向，并在變遷中限制不同種類的token的流向，最后獲取衛星通信網絡中所涉及的參數，并根據建立的隨機著色Petri網模型計算衛星通信網絡鏈路利用率。

技術領域

本發明涉及航天通信技術及計算機技術領域，具體地說，涉及一種基于隨機著色Petri網的衛星通信網絡鏈路利用率分析方法及系統。

背景技術

衛星通信網絡由于其固有的移動性、節點可變性、參數可變性等不確定的因素，使得衛星網絡的建模比較復雜。使用一般的圖論知識進行建模，很難反映它的上述特點，不能清楚的描述衛星網絡。目前，國內外對衛星網絡的性能評價主要采用排隊論和馬爾可夫過程。然而，排隊模型不能刻畫衛星網絡中信息業務的并行性、異步性等特點，因此無法對衛星通信網絡鏈路利用率進行準確分析。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中排隊模型不能刻畫衛星網絡中信息業務的并行性、異步性等特點，因此無法對衛星通信網絡鏈路利用率進行準確分析缺陷，提供一種基于隨機著色Petri網的衛星通信網絡鏈路利用率分析方法及系統。

根據本發明的其中一方面，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種衛星通信網絡鏈路利用率分析方法，包含如下步驟：

S1、確定需要進行鏈路利用率分析的衛星通信網絡模型；

S2、建立對應于所述衛星通信網絡的隨機著色Petri網模型；在隨機著色Petri網模型中定義托肯的種類來表明數據的流向，并在變遷中限制不同種類的托肯的流向；

S3、獲取衛星通信網絡中所涉及的參數，并根據建立的隨機著色Petri網模型計算衛星通信網絡鏈路利用率，計算公式：

鏈路帶寬利用率＝1-(帶寬庫所平均托肯數)/(帶寬庫所總托肯數)；

式中，庫所平均托肯數為系統穩定狀態下庫所中的平均托肯數量。

進一步地，在本發明的衛星通信網絡鏈路利用率分析方法中，步驟S1中的衛星通信網絡模型包括下述信息：衛星通信網絡中有哪些節點、哪些節點之間是可以通信的及哪些節點間的鏈路利用率需要分析。

進一步地，在本發明的衛星通信網絡鏈路利用率分析方法中，步驟S3中所述所涉及的參數包括如下參數：衛星通信網絡中的待傳輸數據量、節點間傳輸延時及鏈路帶寬。

進一步地，在本發明的衛星通信網絡鏈路利用率分析方法中，系統穩定狀態下庫所中的平均托肯數量為根據基于蒙特卡洛仿真的方法來求解，具體通過下述步驟來求解：

A1、獲取仿真次數N以及仿真輪次C，初始化變量n以及變量r；

A2、判斷變量r是否大于仿真輪次C，若是則求出C輪仿真的平均托肯數平均值，若否，則執行步驟A3；

A3、根據當前標識確定可以實施的變遷，并抽樣變遷延時時間；

A4、從抽樣中選出延時時間最短的變遷，令該變遷實施，確定最新的標識；

A5、記錄累計的庫所中托肯數*延時時間以及累計的實施變遷延時時間，并將n更新為n+1；

A6、判斷變量n是否大于仿真次數N，若是則執行步驟A7，否則執行步驟A3；

A7、計算本輪平均托肯數：累計庫所中托肯數*延時時間/累計延時時間，初始化系統標識及其記錄參數，并將r更新為r+1，并返回步驟A2。

進一步地，在本發明的衛星通信網絡鏈路利用率分析方法中，所述隨機著色Petri網模型為全雙工模型。