[發(fā)明專利]天基云霧計(jì)算架構(gòu)的動(dòng)態(tài)資源配置方法、系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911000850.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN110730138A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋君勇;曹素芝;閆蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心
• 主分類號(hào): H04L12/801
• 分類號(hào): H04L12/801;H04L12/851;H04L12/911;H04L12/24
• 代理公司: 11570 北京眾達(dá)德權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉杰

本發(fā)明提供一種天基云霧計(jì)算架構(gòu)下的動(dòng)態(tài)資源配置方法、系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)。所述方法包括：對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行感知，生成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知結(jié)果；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知結(jié)果，檢測(cè)在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，各個(gè)節(jié)點(diǎn)和鏈路的流量情況、用戶訪問量以及每項(xiàng)應(yīng)用對(duì)流量的耗費(fèi)量，并對(duì)上述流量進(jìn)行分類識(shí)別，以生成流量分類識(shí)別結(jié)果；根據(jù)流量分類識(shí)別結(jié)果，預(yù)測(cè)出基于地理位置、時(shí)間分布、接入密集程度的流量情況，并生成流量預(yù)測(cè)結(jié)果；根據(jù)流量預(yù)測(cè)結(jié)果，通過大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可視化生成資源配置方案。本發(fā)明通過動(dòng)態(tài)資源配置能夠高效利用異構(gòu)資源，滿足天基時(shí)延敏感和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求，適應(yīng)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接，保證服務(wù)流的可靠性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的負(fù)載均衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天基云霧計(jì)算架構(gòu)的動(dòng)態(tài)資源配置方法、系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的多樣化，傳統(tǒng)的“煙囪式”發(fā)展的衛(wèi)星技術(shù)存在的功能單一，相互孤立，運(yùn)行嚴(yán)重依賴于地面等問題凸顯，不能滿足我國軍事、經(jīng)濟(jì)和人民生活水平發(fā)展的迫切需求。天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)綜合利用新型信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，充分發(fā)揮天基、地基等網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)支撐國家重大戰(zhàn)略行動(dòng)，促進(jìn)多元信息傳輸共享。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，具有高、遠(yuǎn)、覆蓋廣的優(yōu)勢(shì)。

我國創(chuàng)新2030啟動(dòng)的重大工程“天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)”，目標(biāo)就是要建成一個(gè)全球覆蓋、按需服務(wù)的信息網(wǎng)絡(luò)體系。在天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)重大項(xiàng)目中，采用“天網(wǎng)地網(wǎng)”架構(gòu)，天基組網(wǎng)、天地互聯(lián)，由天基骨干網(wǎng)、天基接入網(wǎng)和地基節(jié)點(diǎn)網(wǎng)構(gòu)成，并可與地面互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)互聯(lián)互通。天基骨干網(wǎng)主要由部署在GEO軌道的天基骨干節(jié)點(diǎn)通過星間鏈路高速互連而成，具備全球覆蓋能力；天基接入網(wǎng)主要由布設(shè)在LEO軌道的星座構(gòu)成，具備全球無縫的隨遇接入和移動(dòng)、寬帶通信能力，也稱為天基接入網(wǎng)低軌星座。基于空間激光通信的衛(wèi)星光網(wǎng)絡(luò)具有速率高、信息容量大的優(yōu)勢(shì)，是未來衛(wèi)星中繼與衛(wèi)星組網(wǎng)的重要技術(shù)手段。

在天地一體化網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想不斷完善的同時(shí)，結(jié)合地面網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，特別是軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network,SDN)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network FunctionsVirtualization,NFV)，EC等技術(shù)的出現(xiàn)，加上人工智能(Artificial Intelligence,AI)技術(shù)在近年來的快速發(fā)展，使得衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)也逐漸向智慧化、協(xié)同化、標(biāo)識(shí)化發(fā)展，和從“以主機(jī)為中心”向“以信息為中心”過渡的趨勢(shì)。

天基網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用地基網(wǎng)絡(luò)新興技術(shù)的研究主要有：基于SDN/NFV/MEC的天地一體化網(wǎng)絡(luò)研究，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面5G網(wǎng)絡(luò)融合的研究，基于AI的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資源管理架構(gòu)設(shè)計(jì)，天地一體化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究，同時(shí)還有關(guān)于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)鏈路的研究。SDN/NFV/MEC是5G移動(dòng)通信的三大關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)AI技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)智能化應(yīng)用上扮演著重要的角色，可見，對(duì)新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究不僅有利于促進(jìn)地面互聯(lián)網(wǎng)，移動(dòng)通信網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也發(fā)揮著舉足輕重的作用。

在進(jìn)行理論研究和仿真實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研究和研制也在進(jìn)行。2018年11月20日，由中國科學(xué)院軟件研究所牽頭研制的我國首顆專門用于驗(yàn)證軟件定義衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)衛(wèi)星“天智一號(hào)”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。天智衛(wèi)星的發(fā)射成功，為發(fā)展天基智能提供了開放的試驗(yàn)平臺(tái)，為商業(yè)航天發(fā)展、航天生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)提供了助力，推動(dòng)了傳統(tǒng)衛(wèi)星向平臺(tái)化、軟件化、智能化、虛擬化等方向演化。

在云計(jì)算(Cloud Computing,CC)模式中，用戶終端(User Equipment,UE)可以通過運(yùn)營商和核心網(wǎng)絡(luò)(Core Network,CN)訪問并利用高度強(qiáng)大的遠(yuǎn)程集中式CC中心的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，如圖1所示。近年來，接入互聯(lián)網(wǎng)的UE呈爆炸式增長，同時(shí)，新的物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,Io T)模式中，無數(shù)種具有廣泛計(jì)算能力的異構(gòu)設(shè)備將被互連。這也意味著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載將呈現(xiàn)不斷增大的趨勢(shì)，而線性增長的集中式CC能力無法匹配指數(shù)式增長的海量邊緣數(shù)據(jù)。從邊緣UE傳輸?shù)紺C中心的海量數(shù)據(jù)增加了網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的負(fù)載量，并引入了高延遲。而且，數(shù)據(jù)傳輸造成能量有限的UE電能消耗較大。