[發(fā)明專利]一種基于聯(lián)盟博弈的航空動態(tài)網(wǎng)絡路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910654818.8
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110417588B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 杜冰;底曉夢
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;G08G5/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種基于聯(lián)盟博弈的航空動態(tài)網(wǎng)絡路徑規(guī)劃方法；首先，獲取航空動態(tài)網(wǎng)絡圖，計算航空網(wǎng)絡拓撲關系變化率，選取時間間隔，根據(jù)選取的時間間隔將航空動態(tài)網(wǎng)絡圖轉換為多幅靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖；其次，根據(jù)靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖中每個飛機節(jié)點與其鄰居節(jié)點間的歐式距離，對靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖進行簡化；最后，基于簡化的靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖，通過飛機節(jié)點相互合作建立聯(lián)盟結構，以傳輸流量和延遲時間為博弈規(guī)則，規(guī)劃出航空網(wǎng)絡中的傳輸路徑。本發(fā)明更有效地利用了航空網(wǎng)絡中的閑置資源，并且確保了航空通信的可靠性和有效性。

技術領域

本發(fā)明涉及航空網(wǎng)絡技術領域，特別是指一種基于聯(lián)盟博弈的航空動態(tài)網(wǎng)絡路徑規(guī)劃方法。

背景技術

移動通信和互聯(lián)網(wǎng)接入已成為當今社會重要組成部分。近年來，商業(yè)航空公司正在嘗試在客艙內提供互聯(lián)網(wǎng)接入和蜂窩網(wǎng)絡連接服務，由此催生了首批基于衛(wèi)星的飛行信息服務提供商，包括Boeing、OnAir、AeroMobile和Panasonic。特別是跨洲的航空飛行，通常會穿越海洋和偏遠區(qū)域，如大片水域、沙漠、極地等地區(qū)，這些地區(qū)很難在地面部署通信基礎設施，大多通過衛(wèi)星提供航空旅客的信息服務，但由于衛(wèi)星通信的成本和時延都較大，因此航空互聯(lián)網(wǎng)(Airborne lnternet)應運而生，例如美國的AirCell，通過A2A(Air-to-Air)通信鏈路提供更快和更便宜的信息服務。

航空互聯(lián)網(wǎng)是飛機通過直接空對空(A2A)通信鏈路形成的自組織無線網(wǎng)絡，具有高移動性，傳輸范圍廣，三維空間等特性。在地面基站通信范圍內的飛機接入地面基站網(wǎng)絡，使得覆蓋范圍從近海擴展到海洋或遠程空域。通過讓飛機本身充當網(wǎng)絡路由器中繼站，在空中形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡。在跨洋飛行中，飛機可以通過使用空中互聯(lián)網(wǎng)作為到地面基礎設施的橋梁，繼而保持連接，從而繞過昂貴的衛(wèi)星鏈路。從航空公司的角度來看，避免衛(wèi)星連接可以大大降低通信成本。與地球同步衛(wèi)星相比，另一個潛在的好處是減少了延遲，支持對延遲敏感的應用程序，如語音和視頻會議。對于一顆地球靜止衛(wèi)星，信號從衛(wèi)星到地面基站，需要大約250毫秒的單向端到端傳輸延遲。而航空互聯(lián)網(wǎng)通過使用適當?shù)姆召|量(QoS)機制，如資源預留或分組優(yōu)先級，可以提供較低的端到端延遲保證。但現(xiàn)有的航空網(wǎng)絡依然存在不能有效利用航空網(wǎng)絡中的閑置資源的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于聯(lián)盟博弈的航空動態(tài)網(wǎng)絡路徑規(guī)劃方法，解決現(xiàn)有的航空網(wǎng)絡不能有效利用航空網(wǎng)絡中的閑置資源的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于聯(lián)盟博弈的航空動態(tài)網(wǎng)絡路徑規(guī)劃方法，該基于聯(lián)盟博弈的航空動態(tài)網(wǎng)絡路徑規(guī)劃方法包括：

獲取航空動態(tài)網(wǎng)絡圖，計算航空網(wǎng)絡拓撲關系變化率，選取時間間隔，根據(jù)選取的時間間隔將航空動態(tài)網(wǎng)絡圖轉換為多幅靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖；

根據(jù)靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖中每個飛機節(jié)點與其鄰居節(jié)點間的歐式距離，對所述靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖進行簡化；

基于簡化的靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖，通過飛機節(jié)點相互合作建立聯(lián)盟結構，以傳輸流量和延遲時間為博弈規(guī)則，規(guī)劃出航空網(wǎng)絡中的傳輸路徑。

其中，獲取航空動態(tài)網(wǎng)絡圖，計算航空網(wǎng)絡拓撲關系變化率，選取時間間隔，根據(jù)選取的時間間隔將航空動態(tài)網(wǎng)絡圖轉換為多幅靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖，包括：

根據(jù)航班飛行數(shù)據(jù)計算航班的航跡數(shù)據(jù)，構建航空動態(tài)網(wǎng)絡圖；

根據(jù)預設時間間隔將航空動態(tài)網(wǎng)絡圖劃分為多個時間段內的靜態(tài)網(wǎng)絡圖；

根據(jù)視距傳播規(guī)則，形成多個靜態(tài)網(wǎng)絡圖的初始結構，計算在每個時間段內的航空網(wǎng)絡拓撲關系變化率；

當航空網(wǎng)絡拓撲關系變化率大于等于預設閾值時，繼續(xù)細分時間段，重新對航空動態(tài)網(wǎng)絡圖進行劃分，直到每個時間段內的航空網(wǎng)絡拓撲關系變化率小于預設閾值時，選取此時的時間間隔將航空動態(tài)網(wǎng)絡圖轉換為多幅靜態(tài)網(wǎng)絡拓撲圖，保證每個時間段內的航空網(wǎng)絡拓撲關系相對保持不變。