[发明专利]一种基于通信卫星间协同计算的业务请求分配方法

权利要求书

1.一种基于通信卫星间协同计算的业务请求分配方法，其特征在于，包括：

根据预设的基于业务请求的有向无环图DAG及基于低轨通信卫星网络的加权时间扩展图WTEG之间的映射规则，生成业务请求对应的多个映射结果；

根据二值粒子群优化算法，从所述多个映射结果中获取最优的映射结果；

假设粒子群规模为U，同时I表示群体最大迭代次数，则第i次迭代过程中第u个粒子的位置和速度表达式分别如式(1)及式(2)所示：

式(1)中，式(2)中，当i＜I时，粒子u首先通过跟踪其历史最优位置p_ubest和整个粒子群的历史最优位置g_best更新其速度，如式(3)所示，

其中，μ为惯性权重，γ₁、γ₂为加速因子，β₁、β₂为均匀分布于区间[0,1]的随机数；随后跟踪速度方向按照式(4)更新其位置，

式(4)中，表示数值向上取整运算，表示两个矩阵的元素之间的置换操作,具体过程是找出中数值最大的元素索引作为待置换位置，根据公式的约束条件计算中与待置换位置进行置换操作的元素索引，完成置换操作，通过式计算其适应度值；

将适应度值定义为当前粒子映射结果的业务请求处理总时延，将表达式

分为最后一项业务请求的计算时延和前项业务请求的累积处理时延运用递归原理，最终计算得到粒子的适应度值，即所述多个映射结果中最优的映射结果，其中，表示ω_i在加权时间扩展图WTEG中映射的最后一个节点，表示ω_l在加权时间扩展图WTEG中映射的第一个节点，T(X)为业务请求处理总时延；

根据所述映射结果，将所述业务请求分配至各个通信卫星；

所述映射规则的创建过程包括：

采用表达式Φ＝(Ω,Γ)作为有向无环图DAG的数学模型，其中，Ω＝{ω₁,...,ω_l}为业务请求节点集合，构成Φ的业务请求集群；Γ为边集合，表示业务请求间的依赖关系；Φ为单起点、单终点的数学模型，即ω₁为业务请求起点，ω_l为业务请求终点，其余为中间业务请求节点；其中，业务请求ω_i由元组{ε_i,η_i,D_i}表征，其中，ε_i为计算复杂度系数，表征执行业务请求ω_i耗费计算资源的程度；η_i为数据缩放因子参数，反映执行业务请求ω_i过程中对输入数据量放大与缩小的过程；D_i表示ω_i的输入数据量，定义Θ_↑(ω_i)＝{ω_j|(ω_j,ω_i)∈Γ}表示业务请求ω_i的先驱节点集合，则D_i可通过式求得，其中，D_j和η_j属于表征服务功能ω_j的元组；

采用表达式N＝(N^T,E^T,Graph)作为加权时间扩展图WTEG的数学模型，其中，N^T为加权时间扩展图WTEG的节点集合，E^T为加权时间扩展图WTEG的边集合，Graph为加权时间扩展图WTEG的时延权重组合矩阵，其中，表示相邻时隙q与q+1间所有边的权重，表示时隙q内所有边的权重；

制定Ω至N^T的映射规则，包括：

根据表达式将业务请求起点映射至业务请求发起通信卫星，将业务请求终点映射至结果接收通信卫星；将中间业务请求节点映射至任意通信卫星，由于业务请求之间不可分割，故每个业务请求都需要分配到单颗低轨通信卫星上计算，但受计算过程影响，存在业务请求被缓存到下一时隙的现象，此时业务请求经过虚拟缓存链路到达下一时隙的副本节点，因此，任意业务请求ω_i∈Ω会被映射至N^T中同一通信卫星的ρ_i+1个副本节点，ρ_i为自然数，ρ_i为由业务请求ω_i计算引起的跨时隙数目；

制定Γ至P的映射规则，包括：

根据表达式Z((ω_i,ω_j))＝Path(B(ω_i)_e,B(ω_j)_s)，将有向无环图DAG任意边映射为加权时间扩展图WTEG节点集合B(ω_i)中最后一个节点B(ω_i)_e到加权时间扩展图WTEG节点集合B(ω_j)第一个节点B(ω_j)_s之间的最短路由用Path(B(ω_i)_e,B(ω_j)_s)表示，路由中包含的边序列即为边(ω_i,ω_j)的映射结果，其中，鉴于低轨通信卫星网络的动态特性，加权时间扩展图WTEG的部分节点之间无连通路由，因此，(ω_i,ω_j)的映射需满足表达式