基于虛擬總線的分布式星群網(wǎng)絡(luò)資源管理方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信領(lǐng)域的資源管理技術(shù)，公開(kāi)了一種基于虛擬總線的分布式星群網(wǎng)絡(luò)資源管理方法，包括：(1)將分布式星群網(wǎng)絡(luò)中所有資源，包括頻率、功率、時(shí)隙、波束、轉(zhuǎn)發(fā)器、計(jì)算、存儲(chǔ)以及天線等，通過(guò)虛擬總線在分布式注冊(cè)服務(wù)中心匯總，形成統(tǒng)一的資源池，由特定的資源管理單元進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度與分配；(2)用戶發(fā)出資源申請(qǐng)，資源管理單元從資源池中按照某種準(zhǔn)則設(shè)定資源分配策略，并將策略廣播至各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)、用戶和注冊(cè)服務(wù)中心，資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)按策略分配資源，注冊(cè)服務(wù)中心通過(guò)虛擬總線更新資源池狀態(tài)；(3)通信結(jié)束時(shí)，用戶按照指定策略釋放衛(wèi)星資源。本發(fā)明將星群資源形成統(tǒng)一整體，易于達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源的最優(yōu)分配。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于虛擬總線的分布式星群網(wǎng)絡(luò)資源管理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種分布式衛(wèi)星通信資源分配與管 理的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星通信有覆蓋范圍廣、傳輸速率高、傳輸信道穩(wěn)定、受地形影響小等特點(diǎn)，與短 波、超短波等其他通信系統(tǒng)相比具有顯著的優(yōu)勢(shì)。以數(shù)據(jù)為核心的寬帶多媒體業(yè)務(wù)高速發(fā) 展，對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)提出了大容量、高帶寬以及更高QoS保證能力的需求，而星載器件水平 和長(zhǎng)壽命使用需求使得大型航天器的風(fēng)險(xiǎn)短期內(nèi)難以回避。利用多顆小衛(wèi)星和共軌協(xié)同技 術(shù)組成的分布式星群網(wǎng)絡(luò)，可以有效的緩解衛(wèi)星資源能力不足的現(xiàn)狀。針對(duì)分布式星群網(wǎng) 絡(luò)，如何高效整合和利用衛(wèi)星資源成為影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。
[0003] 分布式星群網(wǎng)絡(luò)中不同業(yè)務(wù)類(lèi)型申請(qǐng)對(duì)QoS要求存在很大差異，傳統(tǒng)針對(duì)單顆衛(wèi) 星、單個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)系的資源調(diào)度方法難以同時(shí)滿足這些差異化的用戶需求。另一方面，空間上 廣域獨(dú)立分布的衛(wèi)星使得整個(gè)星群網(wǎng)絡(luò)的資源存在較大的非均勻特性，資源孤島的現(xiàn)象較 為嚴(yán)重。傳統(tǒng)的分布式的無(wú)線資源管理與分配策略通?？紤]單個(gè)用戶需求，未考慮整個(gè)網(wǎng) 絡(luò)中資源實(shí)際可用狀況，這樣的分配策略將導(dǎo)致一些局部質(zhì)量較好的資源分配給了當(dāng)前申 請(qǐng)，而一些全網(wǎng)內(nèi)質(zhì)量較好的資源被閑置，整個(gè)系統(tǒng)的頻譜資源并沒(méi)有得到有效的利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于虛擬總線的資源管 理方法，實(shí)現(xiàn)分布式星群網(wǎng)絡(luò)資源的整體優(yōu)化利用。
[0005] 本發(fā)明方法的具體步驟如下：
[0006] A1、初始化星群網(wǎng)絡(luò)中的用戶節(jié)點(diǎn)、資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)、資源管理單元和資源注冊(cè)服務(wù) 中心，由星群網(wǎng)絡(luò)地面管理站按規(guī)則指定資源注冊(cè)服務(wù)中心；
[0007] A2、星群網(wǎng)絡(luò)中各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)按指定的信令格式，向資源注冊(cè)服務(wù)中心注冊(cè)當(dāng) 前可用的資源信息，包括當(dāng)前星群網(wǎng)絡(luò)中在軌可提供服務(wù)的衛(wèi)星位置，每顆衛(wèi)星可用的天 線、頻率、功率、時(shí)隙、碼字、波束、轉(zhuǎn)發(fā)器、計(jì)算和存儲(chǔ)資源；資源注冊(cè)服務(wù)中心將所有資源 進(jìn)行匯總，形成統(tǒng)一的資源池，并將資源池狀態(tài)送往資源管理單元；
[0008] A3、用戶通過(guò)信令信道發(fā)起通信申請(qǐng)，資源管理單元接收到通信申請(qǐng)后，按照一定 的準(zhǔn)則選擇滿足用戶需求的資源組合為用戶提供服務(wù)，將分配策略通過(guò)信令信道發(fā)送至用 戶端，通過(guò)虛擬總線發(fā)送至各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)和資源注冊(cè)服務(wù)中心；
[0009] A4、資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的分配策略分配資源，資源注冊(cè)服務(wù)中心更新可用 資源信息，用戶在所分配的資源上進(jìn)行通信；
[0010] A5、用戶通信結(jié)束后，按照資源管理單元指定的策略釋放資源，各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)向 資源注冊(cè)服務(wù)中心更新資源狀態(tài)；
[0011] A6、當(dāng)有新的資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)或有資源退出網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過(guò)虛擬總線向資 源注冊(cè)服務(wù)中心注冊(cè)或注銷(xiāo)資源信息。
[0012] 優(yōu)選地，所述的資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)包含多星共軌組成星群的衛(wèi)星和軌位獨(dú)立的衛(wèi)星。
[0013] 優(yōu)選地，所述分布式星群網(wǎng)絡(luò)中包含一個(gè)或多個(gè)資源管理單元，每個(gè)資源管理單 元可分配的資源為所述資源池中的所有資源，或者所述資源池中的部分資源，每個(gè)資源管 理單元所能管理的資源量相等或不等。
[0014] 優(yōu)選地，所述分布式星群網(wǎng)絡(luò)中包含一個(gè)或者多個(gè)資源注冊(cè)服務(wù)中心，每個(gè)資源 注冊(cè)服務(wù)中心負(fù)責(zé)所有資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)的資源信息匯總；或者負(fù)責(zé)部分資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)資源信 息匯總；或者按照資源類(lèi)別分別進(jìn)行資源信息匯總。
[0015] 優(yōu)選地，所述的資源管理單元和資源注冊(cè)服務(wù)中心是物理實(shí)體或邏輯實(shí)體。
[0016] 優(yōu)選地，所述的資源分配策略包含所有可用軌位、天線、頻率、功率、時(shí)隙、碼字、波 束、轉(zhuǎn)發(fā)器、計(jì)算和存儲(chǔ)資源的任意組合。
[0017] 優(yōu)選地，所述的一定的準(zhǔn)則根據(jù)用戶類(lèi)型和業(yè)務(wù)類(lèi)型來(lái)確定。
[0018] 優(yōu)選地，所述的虛擬總線傳輸?shù)男帕罡袷交贗P協(xié)議體系，或則基于衛(wèi)星專(zhuān)屬協(xié) 議體系。
[0019] 優(yōu)選地，所述的多個(gè)資源管理單元采用分級(jí)式管理方式，星群網(wǎng)絡(luò)中存在一個(gè)指 定的一級(jí)資源管理單元和多個(gè)二級(jí)資源管理單元。
[0020] 優(yōu)選地，所述的多個(gè)資源管理單元采用分布式管理方式。
[0021] 優(yōu)選地，所述的多個(gè)資源注冊(cè)服務(wù)中心采用分布式協(xié)同機(jī)制，資源注冊(cè)服務(wù)中心 之間的數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)虛擬總線保持一致。
[0022] 優(yōu)選地，所述的資源管理單元采取集中式的資源分配調(diào)度算法。
[0023] 優(yōu)選地，所述的資源管理單元采取分布式的資源分配調(diào)度算法。
[0024] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明將星群網(wǎng)絡(luò)中的可用資源通過(guò)虛擬總線，構(gòu)成統(tǒng)一的 資源池進(jìn)行調(diào)配，從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上全面衡量系統(tǒng)當(dāng)前資源利用狀況，并根據(jù)用戶類(lèi)型、業(yè)務(wù)類(lèi) 型以及業(yè)務(wù)分布狀態(tài)，采用分布式或集中式的資源調(diào)度機(jī)分配優(yōu)化算法相結(jié)合，按某種準(zhǔn) 則分配網(wǎng)絡(luò)資源，滿足用戶通信需求，易于實(shí)現(xiàn)整體資源的最優(yōu)分配，提升用戶體驗(yàn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1所示為本發(fā)明資源管理方法總體的示意圖；
[0026] 圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖；
[0027] 圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例的邏輯通聯(lián)關(guān)系示意圖；
[0028] 圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例中虛擬總線上傳輸幀格式示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0030] 如圖1所示，本發(fā)明提出了一種基于虛擬總線的分布式星群網(wǎng)絡(luò)資源管理方法， 主要包括：
[0031] A1、初始化星群網(wǎng)絡(luò)中的用戶節(jié)點(diǎn)、資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)、資源管理單元和資源注冊(cè)服務(wù) 中心，由星群網(wǎng)絡(luò)地面管理站按規(guī)則指定資源注冊(cè)服務(wù)中心；
[0032] A2、星群網(wǎng)絡(luò)中各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)按指定的信令格式，向資源注冊(cè)服務(wù)中心注冊(cè)當(dāng) 前可用的資源信息，包括當(dāng)前星群網(wǎng)絡(luò)中在軌可提供服務(wù)的衛(wèi)星位置，每顆衛(wèi)星可用的天 線、頻率、功率、時(shí)隙、碼字、波束、轉(zhuǎn)發(fā)器、計(jì)算和存儲(chǔ)資源；資源注冊(cè)服務(wù)中心將所有資源 進(jìn)行匯總，形成統(tǒng)一的資源池，并將資源池狀態(tài)送往資源管理單元；
[0033] A3、用戶通過(guò)信令信道發(fā)起通信申請(qǐng)，資源管理單元接收到通信申請(qǐng)后，按照一定 的準(zhǔn)則選擇滿足用戶需求的資源組合為用戶提供服務(wù)，將分配策略通過(guò)信令信道發(fā)送至用 戶端，通過(guò)虛擬總線發(fā)送至各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)和資源注冊(cè)服務(wù)中心；
[0034] A4、資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的分配策略分配資源，資源注冊(cè)服務(wù)中心更新可用 資源信息，用戶在所分配的資源上進(jìn)行通信；
[0035] A5、用戶通信結(jié)束后，按照資源管理單元指定的策略釋放資源，各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)向 資源注冊(cè)服務(wù)中心更新資源狀態(tài)；
[0036] A6、當(dāng)有新的資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)或有資源退出網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過(guò)虛擬總線向資 源注冊(cè)服務(wù)中心注冊(cè)或注銷(xiāo)資源信息。
[0037] 圖2給出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，包含8個(gè)衛(wèi)星、2個(gè)衛(wèi)星地面站和4個(gè)用戶的分 布式星群網(wǎng)絡(luò)，其中衛(wèi)星1、衛(wèi)星2和衛(wèi)星3組成分布式星群1，衛(wèi)星5、衛(wèi)星6、衛(wèi)星7和衛(wèi) 星8組成分布式星群2。圖3給出了圖2分布式星群網(wǎng)絡(luò)所對(duì)應(yīng)的架構(gòu)的邏輯示意圖，圖2 的每個(gè)衛(wèi)星邏輯上均可等效為一系列衛(wèi)星資源組合的資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)，圖2中的每個(gè)衛(wèi)星地 面站邏輯上包含1個(gè)資源注冊(cè)服務(wù)中心和1個(gè)資源管理單元。
[0038] 在本實(shí)施例中，初始化網(wǎng)絡(luò)中的資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)、資源注冊(cè)服務(wù)中心和資源管理單 元。4個(gè)用戶的通信業(yè)務(wù)需求如表1所示。
[0039] 表 1
[0040]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于虛擬總線的分布式星群網(wǎng)絡(luò)資源管理方法，其特征在于包括步驟： A1、初始化星群網(wǎng)絡(luò)中的用戶節(jié)點(diǎn)、資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)、資源管理單元和資源注冊(cè)服務(wù)中 也，由星群網(wǎng)絡(luò)地面管理站按規(guī)則指定資源注冊(cè)服務(wù)中也； A2、星群網(wǎng)絡(luò)中各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)按指定的信令格式，向資源注冊(cè)服務(wù)中也注冊(cè)當(dāng)前可 用的資源信息，包括當(dāng)前星群網(wǎng)絡(luò)中在軌可提供服務(wù)的衛(wèi)星位置，每顆衛(wèi)星可用的天線、頻 率、功率、時(shí)隙、碼字、波束、轉(zhuǎn)發(fā)器、計(jì)算和存儲(chǔ)資源；資源注冊(cè)服務(wù)中也將所有資源進(jìn)行匯 總，形成統(tǒng)一的資源池，并將資源池狀態(tài)送往資源管理單元； A3、用戶通過(guò)信令信道發(fā)起通信申請(qǐng)，資源管理單元接收到通信申請(qǐng)后，按照一定的 準(zhǔn)則選擇滿足用戶需求的資源組合為用戶提供服務(wù)，將分配策略通過(guò)信令信道發(fā)送至用戶 端，通過(guò)虛擬總線發(fā)送至各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)和資源注冊(cè)服務(wù)中也； A4、資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的分配策略分配資源，資源注冊(cè)服務(wù)中也更新可用資源 信息，用戶在所分配的資源上進(jìn)行通信； A5、用戶通信結(jié)束后，按照資源管理單元指定的策略釋放資源，各資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)向資源 注冊(cè)服務(wù)中也更新資源狀態(tài)； A6、當(dāng)有新的資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)或有資源退出網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過(guò)虛擬總線向資源注 冊(cè)服務(wù)中也注冊(cè)或注銷(xiāo)資源信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)包含多星共軌組成 星群的衛(wèi)星和軌位獨(dú)立的衛(wèi)星。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式星群網(wǎng)絡(luò)中包含一個(gè)或多個(gè) 資源管理單元，每個(gè)資源管理單元可分配的資源為所述資源池中的所有資源，或者所述資 源池中的部分資源，每個(gè)資源管理單元所能管理的資源量相等或不等。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式星群網(wǎng)絡(luò)中包含一個(gè)或者多 個(gè)資源注冊(cè)服務(wù)中也，每個(gè)資源注冊(cè)服務(wù)中也負(fù)責(zé)所有資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)的資源信息匯總；或 者負(fù)責(zé)部分資源服務(wù)節(jié)點(diǎn)資源信息匯總；或者按照資源類(lèi)別分別進(jìn)行資源信息匯總。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的資源分配策略包含所有可用軌位、 天線、頻率、功率、時(shí)隙、碼字、波束、轉(zhuǎn)發(fā)器、計(jì)算和存儲(chǔ)資源的任意組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一定的準(zhǔn)則根據(jù)用戶類(lèi)型和業(yè)務(wù) 類(lèi)型來(lái)確定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的虛擬總線傳輸?shù)男帕罡袷交贗P 協(xié)議體系，或則基于衛(wèi)星專(zhuān)屬協(xié)議體系。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的多個(gè)資源管理單元采用分級(jí)式或 分布式管理方式，星群網(wǎng)絡(luò)中存在一個(gè)指定的一級(jí)資源管理單元和多個(gè)二級(jí)資源管理單 JL〇
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的多個(gè)資源注冊(cè)服務(wù)中也采用分布 式協(xié)同機(jī)制，資源注冊(cè)服務(wù)中也之間的數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)虛擬總線保持一致。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述的資源管理單元采取集中式或分布 式的資源分配調(diào)度算法。
【文檔編號(hào)】H04B7/185GK104467945SQ201310418942
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】何元智, 黃勤飛, 于全, 韓寒, 林 源 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總參謀部第六十一研究所