一種空間信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法、系統(tǒng)及應用技術方案

本發(fā)明專利技術涉及一種空間信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法、系統(tǒng)及應用，其中資源調(diào)度方法，包括：S1，數(shù)據(jù)中心根據(jù)數(shù)據(jù)類型,對數(shù)據(jù)進行分類；數(shù)據(jù)中心將周期性業(yè)務采用靜態(tài)帶寬分配的方式,對其分配固定時隙；數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)采用動態(tài)帶寬分配的方式,數(shù)據(jù)中心根據(jù)節(jié)點的請求對需發(fā)送的數(shù)傳業(yè)務動態(tài)分配相應的時隙；應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用高優(yōu)先級處理,在靜態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用預留時隙的方式,在動態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用搶占式的帶寬分配方式；S2，通過分配的時隙將業(yè)務數(shù)據(jù)發(fā)送到對應節(jié)點；S3，接收對應節(jié)點在接收到業(yè)務數(shù)據(jù)庫后反饋的反饋狀態(tài)幀。本發(fā)明專利技術有效提高信息網(wǎng)絡的資源利用率并提高網(wǎng)絡吞吐量。

Resource scheduling method, system and application of information network link

System and application of resource scheduling method, the present invention relates to an information network, including resource scheduling method, S1 data center, according to the data type, the data is classified; the data center will be cyclical businesses using static bandwidth allocation, the allocation of fixed time slot; the data transmission service data using dynamic bandwidth the distribution mode, data center on the need to send the number of nodes according to the service request dynamically allocated corresponding time slots; emergency service data with high priority, in the static bandwidth allocation stage, emergency service data of high priority by slot reservation, the dynamic bandwidth allocation stage, emergency service data of high priority use bandwidth allocation preemptive; S2, the service data is sent to the corresponding node by allocating time slots; S3, receiving the corresponding node after receiving Feedback state frame for feedback after service database. The invention effectively improves the resource utilization rate of the information network and increases the network throughput.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及空間信息網(wǎng)絡
，具體涉及一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法、系統(tǒng)及應用。
技術介紹
空間信息網(wǎng)絡作為國家的重要基礎設施，可以服務遠洋航行、應急救援、導航定位、航空運輸、航天測控等很多領域。但是，空間信息網(wǎng)絡網(wǎng)絡系統(tǒng)的動態(tài)變化和通信鏈路的頻繁連接/中斷的特性，使得網(wǎng)絡在不同時間可用的網(wǎng)絡帶寬與服務質(zhì)量是變化的，而且各種飛行器信息傳送帶寬的需求也不盡相同，比如戰(zhàn)時優(yōu)先服務于空間信息作戰(zhàn)，可以提高作戰(zhàn)的實時性與有效性；平時優(yōu)先服務于應急事件等，加快對緊急事件的響應速度；除此之外盡量保證網(wǎng)絡資源的公平性與最大效能，最大努力滿足不同用戶的不同需求。在基于地面光纖傳輸?shù)墓饩W(wǎng)絡中，網(wǎng)絡帶寬的資源調(diào)度方案得到了廣泛的研究，主要有基于靜態(tài)SLA的帶寬分配方案、基于需求的帶寬分配方案及兩者結(jié)合的帶寬分配方案等。而這些方案僅是在針對地面接入網(wǎng)的帶寬分配問題，沒有考慮空間信息網(wǎng)絡的特點，不適用于空間信息網(wǎng)絡的資源調(diào)度，且針對空間信息網(wǎng)絡的資源調(diào)度策略及相關方案還沒有相關文獻報道。一種現(xiàn)有技術提出了混合接入網(wǎng)絡資源調(diào)度方法、設備及系統(tǒng)，由于空間信息網(wǎng)絡的動態(tài)性、異構(gòu)性、可擴展性等特點，該方案無法有效的對空間信息網(wǎng)絡資源進行調(diào)度；另一種現(xiàn)有技術提出了一種基于用戶體驗的網(wǎng)絡資源調(diào)度方法，該方法是根據(jù)用戶請求資源及用戶等級，得到用戶初始調(diào)度數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶初始調(diào)度數(shù)據(jù)為用戶靜態(tài)分配網(wǎng)絡資源，該資源調(diào)度系統(tǒng)是針對地面網(wǎng)絡系統(tǒng)，無法滿足空間信息網(wǎng)絡的特點，不能有效實現(xiàn)空間信息網(wǎng)絡的資源調(diào)度，且在已有的方案中對針對空間信息網(wǎng)絡特點的資源調(diào)度策略均未報到。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種針對空天地一體化信息網(wǎng)絡的運行環(huán)境和任務需求對其網(wǎng)絡資源進行調(diào)度，實現(xiàn)高的帶寬利用率和網(wǎng)絡吞吐量的信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法及系統(tǒng)。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法，包括：S1，數(shù)據(jù)中心根據(jù)數(shù)據(jù)類型,對數(shù)據(jù)進行分類,將其分為周期性業(yè)務\\應急業(yè)務數(shù)據(jù)及數(shù)傳業(yè)務；數(shù)據(jù)中心將周期性業(yè)務采用靜態(tài)帶寬分配的方式,對其分配固定時隙；數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)采用動態(tài)帶寬分配的方式,數(shù)據(jù)中心根據(jù)節(jié)點的請求對需發(fā)送的數(shù)傳業(yè)務動態(tài)分配相應的時隙,并將業(yè)務發(fā)送到接收節(jié)點；應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用高優(yōu)先級處理,在靜態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用預留時隙的方式,在動態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用搶占式的帶寬分配方式；S2，通過分配的時隙將業(yè)務數(shù)據(jù)發(fā)送到對應節(jié)點；S3，接收對應節(jié)點在接收到業(yè)務數(shù)據(jù)后反饋的反饋狀態(tài)幀。本專利技術的有益效果是：本專利技術將網(wǎng)絡帶寬資源抽象為時間軸，采用多時間軸并行通信，可以有效提高信息網(wǎng)絡的資源利用率并提高網(wǎng)絡吞吐量；針對空間信息網(wǎng)絡大時空跨度網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、動態(tài)網(wǎng)絡環(huán)境下的高速信息傳輸及高時效應用的要求，應從根本上解決現(xiàn)有空間信息網(wǎng)絡全域覆蓋能力有限、網(wǎng)絡擴展和協(xié)同應用能力弱的問題。在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。進一步，S1具體包括：數(shù)據(jù)中心向至少一個節(jié)點發(fā)送要求傳送數(shù)據(jù)的命令；所有所述節(jié)點根據(jù)命令向數(shù)據(jù)中心傳送業(yè)務數(shù)據(jù)的請求命令，數(shù)據(jù)中心基于業(yè)務數(shù)據(jù)的類型為所述業(yè)務數(shù)據(jù)分配相互獨立的時隙。進一步，S1具體包括：數(shù)據(jù)中心向至少一個節(jié)點發(fā)送發(fā)起傳送業(yè)務數(shù)據(jù)的命令，告知所有所述節(jié)點準備接收業(yè)務數(shù)據(jù)，所述節(jié)點在接收命令后反饋數(shù)據(jù)請求；數(shù)據(jù)中心根據(jù)所有節(jié)點的請求對需進行傳輸?shù)臉I(yè)務數(shù)據(jù)分配相互獨立的時隙，所述時隙基于業(yè)務數(shù)據(jù)的類型進行分配。進一步，所述業(yè)務數(shù)據(jù)包括周期性業(yè)務數(shù)據(jù)和應急業(yè)務或應急事件數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)中心采用靜態(tài)帶寬分配方式為每個周期性業(yè)務數(shù)據(jù)預留第一時隙，用于發(fā)送周期性業(yè)務數(shù)據(jù)；每兩個所述第一時隙之間預留第二時隙，用于發(fā)送應急業(yè)務或應急事件數(shù)據(jù)；每個第一時隙和一個第二時隙構(gòu)成一個子周期時隙。采用上述進一步方案的有益效果是，對于周期性業(yè)務數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中心采用靜態(tài)固定帶寬分配方式，按照周期性業(yè)務的周期，提前在時間軸上安排好相應的時隙，以時間驅(qū)動，網(wǎng)絡中任何其它業(yè)務不能占用或改變周期性業(yè)務的時隙。進一步，所述業(yè)務數(shù)據(jù)還包括數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)中心根據(jù)數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)請求為數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)在兩個子周期時隙之間預留第三時隙；所述第三時隙用于傳輸數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)。進一步，所述第二時隙按照以下公式進行計算：第二時隙＝k×T+RTTmax其中，k為一個交換任務時間內(nèi)應急業(yè)務或應急事件數(shù)據(jù)的個數(shù)；T為一個應急業(yè)務或應急事件數(shù)據(jù)的發(fā)送時間；RTTmax為數(shù)據(jù)中心到最遠節(jié)點的往返時延。進一步，還包括設于第三時隙與子周期時隙之間的請求上報時隙；所述請求上報時隙用于處理數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)的請求處理和時間分配。進一步，數(shù)據(jù)中心在請求上報時隙對所述數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)按照信用值排序和計算傳輸時間，對排序后的數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)按信用值由大到小通過請求上報時隙進行發(fā)送。進一步，所述信用值用于記錄當前時刻之前所有歷史時間內(nèi)對應節(jié)點被分配的帶寬與傳輸所需帶寬之間的差值，差值越大信用值越大；所述對應節(jié)點指發(fā)起此數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)的節(jié)點。采用上述進一步方案的有益效果是，以此信用值來進行帶寬的分配，以保證在一段時間內(nèi)不同節(jié)點的突發(fā)業(yè)務之間的公平性。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種數(shù)據(jù)中心，其應用上述信息網(wǎng)絡的資源調(diào)度方法，根據(jù)數(shù)據(jù)類型,對數(shù)據(jù)進行分類,將其分為周期性業(yè)務\\應急業(yè)務數(shù)據(jù)及數(shù)傳業(yè)務；數(shù)據(jù)中心將周期性業(yè)務采用靜態(tài)帶寬分配的方式,對其分配固定時隙；數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)采用動態(tài)帶寬分配的方式,數(shù)據(jù)中心根據(jù)節(jié)點的請求對需發(fā)送的數(shù)傳業(yè)務動態(tài)分配相應的時隙,并將業(yè)務發(fā)送到接收節(jié)點；應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用高優(yōu)先級處理,在靜態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用預留時隙的方式,在動態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用搶占式的帶寬分配方式；通過分配的時隙將業(yè)務數(shù)據(jù)發(fā)送到對應節(jié)點；并接收對應節(jié)點在接收到業(yè)務數(shù)據(jù)后反饋的反饋狀態(tài)幀。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度系統(tǒng)，包括上述數(shù)據(jù)中心和至少一個節(jié)點。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種空間信息網(wǎng)絡資源雙層調(diào)度系統(tǒng)，其應用如上所述的信息網(wǎng)絡的資源調(diào)度方法，包括相互通信的天基調(diào)度中心和地基調(diào)度中心；所述天基調(diào)度中心包括天基感知中心和天基感知節(jié)點；所述地基調(diào)度中心包括地面總控制中心、地面感知中心和地基感知節(jié)點；所述天基感知中心和地基感知中心作為數(shù)據(jù)中心將接收的業(yè)務數(shù)據(jù)或需傳輸?shù)臉I(yè)務數(shù)據(jù)分配相互獨立的時隙；并通過分配的時隙將業(yè)務數(shù)據(jù)發(fā)送至對應的天基感知節(jié)點和地基感知節(jié)點；所述地面總控制中心用于接收外部指令控制天基感知中心、天基感知節(jié)點、地面感知中心和地基感知節(jié)點的工作。在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。進一步，所述地面總控制中心向天基感知中心和天基感知節(jié)點發(fā)送任務需求，或向地基感知節(jié)點發(fā)送任務需求。進一步，所述天基感知中心為中繼衛(wèi)星；所述天基感知節(jié)點包括航天器和近地面飛行器。進一步，所述地面感知中心為中繼衛(wèi)星地面控制站；所述地基感知節(jié)點包括航天器地面用戶站和臨近空間層飛行器地面用戶站。RTT(Round-TripTime):往返時延。在計算機網(wǎng)絡中它是一個重要的性能指標，表示從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送端收到來自接收端的確認(接收端收到數(shù)據(jù)后便本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法，其特征在于，包括：S1，數(shù)據(jù)中心根據(jù)數(shù)據(jù)類型,對數(shù)據(jù)進行分類,將其分為周期性業(yè)務\應急業(yè)務數(shù)據(jù)及數(shù)傳業(yè)務；數(shù)據(jù)中心將周期性業(yè)務采用靜態(tài)帶寬分配的方式,對其分配固定時隙；數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)采用動態(tài)帶寬分配的方式,數(shù)據(jù)中心根據(jù)節(jié)點的請求對需發(fā)送的數(shù)傳業(yè)務動態(tài)分配相應的時隙,并將業(yè)務發(fā)送到接收節(jié)點；應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用高優(yōu)先級處理,在靜態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用預留時隙的方式,在動態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用搶占式的帶寬分配方式；S2，通過分配的時隙將業(yè)務數(shù)據(jù)發(fā)送到對應節(jié)點；S3，接收對應節(jié)點在接收到業(yè)務數(shù)據(jù)庫后反饋的反饋狀態(tài)幀。

【技術特征摘要】
1.一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法，其特征在于，包括：S1，數(shù)據(jù)中心根據(jù)數(shù)據(jù)類型,對數(shù)據(jù)進行分類,將其分為周期性業(yè)務\\應急業(yè)務數(shù)據(jù)及數(shù)傳業(yè)務；數(shù)據(jù)中心將周期性業(yè)務采用靜態(tài)帶寬分配的方式,對其分配固定時隙；數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)采用動態(tài)帶寬分配的方式,數(shù)據(jù)中心根據(jù)節(jié)點的請求對需發(fā)送的數(shù)傳業(yè)務動態(tài)分配相應的時隙,并將業(yè)務發(fā)送到接收節(jié)點；應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用高優(yōu)先級處理,在靜態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用預留時隙的方式,在動態(tài)帶寬分配階段,對高優(yōu)先級的應急業(yè)務數(shù)據(jù)采用搶占式的帶寬分配方式；S2，通過分配的時隙將業(yè)務數(shù)據(jù)發(fā)送到對應節(jié)點；S3，接收對應節(jié)點在接收到業(yè)務數(shù)據(jù)庫后反饋的反饋狀態(tài)幀。2.根據(jù)權利要求1所述的一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法，其特征在于，S1具體包括：數(shù)據(jù)中心向至少一個節(jié)點發(fā)送要求傳送數(shù)據(jù)的命令；所有所述節(jié)點根據(jù)命令向數(shù)據(jù)中心傳送業(yè)務數(shù)據(jù)請求，數(shù)據(jù)中心基于業(yè)務數(shù)據(jù)的類型為所述業(yè)務數(shù)據(jù)請求分配相互獨立的時隙。3.根據(jù)權利要求1或2所述一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法，其特征在于，所述業(yè)務數(shù)據(jù)包括周期性業(yè)務數(shù)據(jù)和應急業(yè)務或應急事件數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)中心采用靜態(tài)帶寬分配方式為每個周期性業(yè)務數(shù)據(jù)預留第一時隙，用于發(fā)送周期性業(yè)務數(shù)據(jù)；每兩個所述第一時隙之間預留第二時隙，用于發(fā)送應急業(yè)務或應急事件數(shù)據(jù)；每個第一時隙和一個第二時隙構(gòu)成一個子周期時隙。4.根據(jù)權利要求3所述一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法，其特征在于，所述業(yè)務數(shù)據(jù)還包括數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)中心根據(jù)數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)請求為數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)在兩個子周期時隙之間預留第三時隙；所述第三時隙用于傳輸數(shù)傳業(yè)務數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權利要求4所述一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法，其特征在于，所述第二時隙按照以下公式進行計算：第二時隙＝k×T+RTTmax其中，k為一個交換任務時間內(nèi)應急業(yè)務或應急事件數(shù)據(jù)的個數(shù)；T為一個應急業(yè)務或應急事件數(shù)據(jù)的發(fā)送時間；RTTmax為數(shù)據(jù)中心到最遠節(jié)點的往返時延。6.根據(jù)權利要求5所述一種信息網(wǎng)絡鏈路的資源調(diào)度方法，其特征在于，還包括設于第三時隙與子周期時隙之間的請求上報時隙；所述請求上報時隙用于處理數(shù)傳業(yè)...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：展月英，曹素芝，吳少俊，
申請(專利權)人：中國科學院空間應用工程與技術中心，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11