[發明專利]一種月面動態網絡拓撲預測方法

在審

• 申請號: 202310447355.4
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116471618A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 段潔;閆子豪;李朝江;涂小明;鄭皓;楊琪
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W24/06
• 分類號: H04W24/06;H04W24/02
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 周磊

本發明屬于網絡分析技術領域，具體涉及一種月面動態網絡拓撲預測方法，包括：當節點沿著月面進行加速或減速運動時，以月面固定基站作為坐標原點構建二維直角坐標系，采用帶有漂移參數的維納過程對節點的移動進行模擬；選用SINR、節點能耗、緩存隊列長度以及鏈路可用性作為參數指標，對固定基站和移動節點建立網絡拓撲；計算參數指標在移動節點的移動模擬狀態下的網絡拓撲中鏈路“連接”的概率，生成鏈路狀態轉移矩陣；基于生成鏈路狀態轉移矩陣計算網絡拓撲狀態轉移概率表征網絡拓撲的演化。本發明聯合考慮節點屬性與鏈路屬性，共同量化鏈路連接狀態變化，更加準確的預測網絡拓撲變化。

技術領域

本發明屬于網絡分析技術領域，具體涉及一種月面動態網絡拓撲預測方法。

背景技術

深空探索是當前航空發展的重大趨勢，而月球又以其獨特的位置，資源等條件使其得到大家的廣泛關注，在月面探索任務中，探測節點需要將數據實時傳輸回月面基站以保證探測任務順利完成，因此開展月球探索中的通信組網研究具有重要意義。目前月面通信主要是著陸器與月面巡視器之間的點對點無線通信，進行有限的月面探索任務，節點數量少且節點間的鏈路狀態基本保持穩定，長時間不會發生鏈路中斷或者建立新連接的情況，因此對于網絡拓撲的維護較為簡單。然而月面環境下由于環境未知，節點種類繁多，未來月面探測將有更多的無人或有人月面巡視設備協同組網通信，月球表面節點的可移動性，節點間的鏈路狀態的時間變化性，傳統的基于點對點的通信方式不能刻畫月球表面網絡拓撲變化，因此需要一種可預測的動態網絡拓撲方法。

在月球表面進行探測任務時，月面節點的數據需要通過節點間的鏈路回傳給月面基地，如圖1中探測車、宇航員執行探測任務時，與鄰居節點、基站建立鏈路連接傳輸數據。月面中的探月節點通過移動性劃分為兩類節點：1)固定探月節點，這類節點部署較少，如圖1中基站、固定節點等，一般部署在適合建設固定通信基礎設施的地方，如月面站或月面高地，其應用如路徑規劃信息傳遞，區域覆蓋通信等。2)移動探月節點，如圖1中探測車、宇航員等，一般為執行規劃探索任務的場景，如遠距離月面探測、月坑探測等地區，其應用如月坑實時視頻監控、遙測圖片數據等。

在月面通信中，節點通信有如下幾種組網方式：1)固定節點與移動節點聯合組網，2)移動節點與移動節點聯合組網。固定節點由于其位置固定，節點的范圍通常也是固定的，因此在一段時間內，通信過程中網絡拓撲變化小。而移動節點在月面通信中，由于其運動狀態信息高變化性，同時考慮移動節點緩存隊列長度，節點能耗信息，導致網絡拓撲頻繁變化。受月面環境影響，數據傳輸時同時考慮路徑損耗，節點之間的無線鏈路無法構建或極易發生中斷，導致鏈路不可用，網絡拓撲信息更新不及時問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種月面動態網絡拓撲預測方法，其特征在于，包括：

當節點沿著月面進行加速或減速運動時，以月面固定基站作為坐標原點構建二維直角坐標系，采用帶有漂移參數的維納過程對節點的移動進行模擬；

選用SINR、節點能耗、緩存隊列長度以及鏈路可用性作為參數指標，對固定基站和移動節點建立網絡拓撲；

計算參數指標在移動節點的移動模擬狀態下的網絡拓撲中鏈路“連接”的概率，根據計算出的參數指標概率計算下一時刻鏈路“連接”的概率，根據下一時刻鏈路“連接”的概率生成鏈路狀態轉移矩陣；

基于生成鏈路狀態轉移矩陣計算網絡拓撲狀態轉移概率表征網絡拓撲的演化。

本發明的有益效果：

1.本發明針對節點運動建立二維直角坐標系，能更好的表征節點的運動狀態；

2.本發明聯合考慮節點屬性與鏈路屬性，共同量化鏈路連接狀態變化，同時通過網絡拓撲狀態轉移概率表征網絡拓撲的演化，能夠及時準確的預測網絡拓撲的變化。

附圖說明

圖1為月面探索節點組網示意圖；