[发明专利]一种低时延业务天基计算方法

说明书

一种低时延业务天基计算方法，通过获取网络状态信息，结合任务属性，利用任务与计算节点的匹配，得到任务计算的编排结果，然后进行子任务分发和计算，汇聚结果。本发明方法能够提高星上通信、计算资源的使用效率，同时降低业务传输处理时延，满足低时延业务的服务质量要求。

技术领域

本发明涉及一种低时延业务天基计算方法，属于天基计算技术领域。

背景技术

低轨组网星座发展迅速，通过低轨星座完成军用民用业务的需求不断增加，其中包含卫星低时延处理传输业务，例如目标快速提取、环境快速感知等军事应用以及搜救等应急救援应用，在这些应用中，传感器产生的数据量越来越大，数据处理计算越来越复杂，计算依赖越来越严重，与业务的低时延要求形成矛盾。同时，地域和时区差异、星座运转及地球自转导致卫星通信网承载分布不均衡，流量负载具有时变特性。单颗星既可能覆盖流量稀少的区域，如极地区域和海洋，也可能覆盖人口密集且数据量密集的区域，如发达国家的主要城市。导致卫星计算和通信资源的使用极不平衡，部分卫星高负载运行，部分卫星计算通信资源闲置。

随着卫星在轨处理技术的发展，可提供一定程度的计算能力，然而，由于其尺寸、功耗的限制，天基计算平台存在诸如计算能力弱、存储空间小等资源受限的问题，单个卫星节点难以满足低时延的计算要求，因此，如何基于有限的天基计算资源，通过多个卫星节点的协同，同时实现低时延业务的处理传输成为需要迫切解决的问题。

现有天基路由算法以数据通信为主，在数据传输过程中不考虑数据内容，不对数据进行业务处理，没有充分利用天基计算平台计算资源，传输数据量大、传输时延长。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种低时延业务天基计算方法，解决了传统方法业务计算时间长的问题，满足低时延业务的需求。

本发明的技术解决方案是：

一种低时延业务天基计算方法，步骤如下：

1)设任务源节点卫星S_s的待传输处理任务为任务T(D，R)，其中D为任务T待处理的输入数据，R为任务T处理后的输出数据；将T分解为多个并行子任务，当T的各个子任务均完成时，则任务T完成；

2)低轨网络中每颗卫星周期性向高轨卫星上报自身的网络状态，高轨卫星周期性广播低轨卫星网络状态；

低轨网络每颗卫星具有轨内前后2条、轨间左右2条共4条星间链路，第i个卫星S_i上报内容包括四条星间链路的可用带宽集合B_i Mbps以及当前自身可用计算资源Mflops；B_i＝{B_i,1,B_i,2,B_i,3,B_i,4}，其中B_i,1为第i个卫星S_i的第一条星间链路的可用带宽，B_i,2为第i个卫星S_i的第二条星间链路的可用带宽，B_i,3为第i个卫星S_i的第三条星间链路的可用带宽，B_i,4为第i个卫星S_i的第四条星间链路的可用带宽；

3)根据低轨卫星网络状态确定候选传输路径节点集合，根据步骤1)分解的子任务及子任务属性，对子任务进行排序，然后按排序在候选传输路径节点集合上对子任务进行编排，将子任务映射到对应的卫星节点上；

4)根据编排结果，将子任务待处理的输入数据发送至相应卫星节点，卫星节点根据子任务计算要求加载处理程序，对接收的子任务数据进行处理并将处理结果发送至目标节点，处理结果设置为高优先级业务，通过预留带宽发送；

5)每个子任务正确执行后反馈给任务源节点，对于执行失败的任务，由任务源节点重新分配传输计算过程，直至计算结果正确，所有子任务正确执行后在目标节点汇聚，完成整个任务的传输计算。