[发明专利]基于资源移动性的空间信息网络资源互换方法

说明书

本发明公开了一种基于资源移动性的空间信息网络资源互换方法，主要解决现有技术中难以充分利用空间信息网络资源移动性去协同多维资源完成任务的问题，其实现方案为：初始化空间信息网络参数；根据初始化参数构建资源关系演进图；在资源关系演进图上定义单一资源及资源组合的服务能力度量；根据任务需求以及当前网络资源状态，在资源关系演进图的基础上构建基于权重资源的等效资源组合寻找图；在基于权重资源的等效资源组合寻找图上利用最短路径算法寻找完成任务的最佳资源组合。本发明通过充分利用资源移动性实现资源互换提升了资源利用率，提高了网络任务完成率，可用于空间信息网络中移动资源的高效利用。

技术领域

本发明属于空间信息技术领域，主要涉及一种空间信息网络资源互换方法，可用于空间信息网络任务规划系统，实现用一种相对充裕的资源对某种短缺资源进行补给。

背景技术

空间信息网络是以高速移动的空间平台，如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层气球和有人或无人驾驶飞机等为载体，支持对地观测、应急通信和航天测控等典型应用。然而,与传统地面通信网络中用户移动而网络基础设施固定相比，卫星等空间平台具有高速移动特性，空间信息网络中资源具有移动性。这一特性一方面增加了空间信息网络中任务规划与资源调度的复杂度，另一方面，也为网络的服务质量QoS保障带来了极大的挑战。此外，空间信息网络中的资源种类繁多，例如，通信、计算、存储、观测等,且数量有限，网络中的复杂任务也往往需要多类资源协同完成。如何利用资源移动性协同多类资源完成复杂的空间任务是空间信息网络中亟待解决的问题。

虽然资源移动性为空间信息网络的资源管理带来了挑战，但也为网络性能的提升提供了机遇。资源移动性使得网络中的资源能够互换，从而使网络中的瓶颈资源可被其它相对充裕的资源补偿，即增加了网络中不同资源相互协同的自由度，进而提升了任务被完成的机会。例如，存储资源的移动性使卫星节点的存储器可以携带任务数据从网络的一个位置移动到另一个位置，这意味着在一定程度上可以使用移动的存储资源代替通信链路，从而实现了存储资源对通信资源的补给。因此，如何利用空间信息网络资源移动性实现多维资源互换，对提升网络性能而言，是至关重要的。

针对空间信息网络资源移动性利用的方法研究，目前比较前沿的方法有以下两种：

第一种是基于“虚拟节点”和“虚拟拓扑”的资源移动性屏蔽方法，该方法将空间信息网络建模成一个静态的格形网络，在此基础上直接应用静态网络中的资源管理方法，例如路由、资源调度方法，从而大大降低了由资源移动性带来的复杂度；

第二种则是资源移动性的简单利用，其与试图屏蔽移动性的资源管理方法的主要区别在于，在分配资源时不局限于单个静态的快照，而是针对一段时间资源的动态移动过程做出分配，且在分配过程中考虑到了存储资源与通信资源的互换，从而实现了对资源移动性的利用。

但是，上述两种方法仅考虑了通信资源与存储资源，因此只能针对空间信息网络中较为简单的通信任务，而在面对需要观测、通信、计算、存储等多种资源协同完成的复杂任务以及高移动性的场景时，则无法直接用于现有的空间信息网络任务规划。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有方法的不足，提出一种基于资源移动性的空间信息网络资源互换方法，以有效协同网络中的多维资源，进而完成更多的任务。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：