[發(fā)明專利]空天地一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110477681.0
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113364609A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲樺;趙季紅;呼昱;朱召鵬;王濤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04W24/06;H04W72/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 賀小停

1.空天地一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

對空天地一體化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行需求分析并提出能力資源，表示能力資源之間的轉(zhuǎn)化承接關(guān)系；

在時間拓展圖基礎(chǔ)上提出能力資源時變圖從空間時間兩個維度刻畫空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過程并給出能力資源時變圖的基本構(gòu)造過程，具體包括能力資源時變圖的時隙劃分策略，進(jìn)而針對時隙劃分策略，對節(jié)點(diǎn)功能進(jìn)行拆分，給出節(jié)點(diǎn)功能拆分能力資源時變圖的構(gòu)造；

最后針對能力資源時變圖構(gòu)造復(fù)雜度過高的問題給出能力資源時變圖的優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模方法，其特征在于，能力資源包括觀測能力資源、處理能力資源、傳輸能力資源、測控能力資源和分發(fā)能力資源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模方法，其特征在于，能力資源時變圖的時隙劃分：通過在STK仿真軟件輸入節(jié)點(diǎn)屬性參數(shù)，得到空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的近似拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過可見性分析，對節(jié)點(diǎn)之間觀測時間窗口進(jìn)行可見性分析。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模方法，其特征在于，通過可行性分析，畫出空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)之間時間窗口的累積分布函數(shù)曲線，得到具體時隙劃分策略，即得到時隙劃分Δt。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模方法，其特征在于，能力資源時變圖的基本構(gòu)造：將網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃周期T按照時隙劃分策略劃分成k個定長的時間間隔，認(rèn)為在一個Δt時間間隔的網(wǎng)絡(luò)快照是固定不變的，只在時間間隔切換的時候發(fā)生變化，進(jìn)而通過靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)快照的變化來展示網(wǎng)絡(luò)任務(wù)下的演進(jìn)過程。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模方法，其特征在于，構(gòu)造初始能力資源時變圖，該能力資源時變圖包含三個時隙，每個時隙的網(wǎng)絡(luò)快照代表了一個時刻下該網(wǎng)絡(luò)中能力資源的轉(zhuǎn)化關(guān)系；每個時隙中出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)是分層資源架構(gòu)體系下基礎(chǔ)設(shè)施層的任一節(jié)點(diǎn)；能力資源時變圖中的弧，就代表了五種能力資源，分別是觀測能力資源，處理能力資源，傳輸能力資源，測控能力資源以及分發(fā)能力資源。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模方法，其特征在于，能力資源時變圖的節(jié)點(diǎn)功能拆分：Δt越大時變圖復(fù)雜度越低，Δt越小則時間復(fù)雜度越高；節(jié)點(diǎn)能力是由多個功能模塊組成，每個功能模塊處理時間t，規(guī)定如果t≥0.5Δt，則將該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行拆分成節(jié)點(diǎn)，拆分后的每一個節(jié)點(diǎn)代表一個功能模塊。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模方法，其特征在于，優(yōu)化過程：得到網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃周期的劃分Δt，與節(jié)點(diǎn)功能拆分后，構(gòu)建初始拓?fù)鋱D，假設(shè)空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量為n，設(shè)每一個時隙中網(wǎng)絡(luò)的能力資源數(shù)量為e，則0≤e≤n(n-1)，設(shè)每個節(jié)點(diǎn)拆分m次，則0≤e≤mn(mn-1)，不同時隙間能力資源數(shù)量為n，如果一個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃周期為k層，則整個能力資源時變圖G(N,E)能力資源規(guī)模為|A|＝O(k·M²N²)；能力資源時變圖的復(fù)雜度和整個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃周期k以及網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量n以及節(jié)點(diǎn)劃分m有關(guān)，而節(jié)點(diǎn)劃分m與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃周期k都與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃周期間隔t有關(guān)，所以能力資源時變圖的建模復(fù)雜度與t以及節(jié)點(diǎn)數(shù)量n有關(guān)；考慮降低構(gòu)造規(guī)模的角度，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃周期間隔t的選擇會影響網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，如果網(wǎng)絡(luò)t較小，會導(dǎo)致有多個相鄰層網(wǎng)絡(luò)快照完全相同，刪除冗余的圖，降低空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中能力資源時變圖的復(fù)雜度；如果兩個及以上時隙的網(wǎng)絡(luò)快照之間沒有能力資源進(jìn)行連接，將其合并為一個圖，取能力資源的并集展示在一個時隙中；如果存在節(jié)點(diǎn)沒有弧進(jìn)行連接，該空閑節(jié)點(diǎn)刪除。

9.空天地一體化網(wǎng)絡(luò)下的多維資源建模系統(tǒng)，其特征在于，包括

能力資源模塊用于對空天地一體化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行需求分析并提出能力資源，表示能力資源之間的轉(zhuǎn)化承接關(guān)系，在時間拓展圖基礎(chǔ)上提出了能力資源時變圖從空間時間兩個維度刻畫空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過程；

能力資源時變圖的時隙劃分模塊用于能力資源時變圖的時隙劃分；

能力資源時變圖的基本構(gòu)造模塊用于構(gòu)造能力資源時變圖；

節(jié)點(diǎn)功能拆分模塊用于節(jié)點(diǎn)功能拆分能力資源時變圖構(gòu)造；

能力資源時變圖優(yōu)化模塊用于節(jié)點(diǎn)功能拆分能力資源時變圖優(yōu)化。