[发明专利]一种面向大速率星地链路通信业务智能流量负载均衡方法

权利要求书

1.一种面向大速率星地链路通信业务智能流量负载均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建虚拟星地链路传输环境，包括设置虚拟环境状态、虚拟环境状态更新时间、执行动作以及环境奖励函数，虚拟环境状态为星地链路状态，执行动作为选择某个星地链路发送数据帧；

(2)搭建全连接神经网络模型；

(3)利用深度强化学习算法在虚拟星地链路传输环境中对全连接神经网络模型进行训练，并对全连接神经网络模型进行优化；

(4)将训练好的全连接神经网络模型存储到FPGA上；

(5)FPGA收集数据帧信息并定时收集星地链路状态，将所收集到的信息作为全连接神经网络模型的输入，在FPGA上进行神经网络模型的运算，计算出各个星地链路发送数据帧所带来的累积回报，选择累积回报最大的星地链路对数据帧进行发送；

完成面向大速率星地链路通信业务智能流量负载均衡。

2.根据权利要求1所述的一种面向大速率星地链路通信业务智能流量负载均衡方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：

(101)根据实际星地链路传输，设置虚拟环境状态，虚拟环境状态包括各链路的数据帧发送速率、各链路正在发送数据帧的剩余长度以及当前要发送的数据帧长度；链路正在发送数据帧的剩余长度若为0，则代表该链路空闲；每条链路的数据帧发送速率由该链路设定时间段内发送的比特总数除以时间得到，时间段的长度表示为M个时刻；其中，M值根据不同的星地链路情况进行设置；

(102)设置虚拟环境的时间刻度为t微秒，即虚拟环境的状态每t微秒更新一次；其中，t为设定值；

(103)设置执行动作，利用独热码表示动作，独热码长度为链路数加1，末位置1代表不发送数据，即不选择任何链路，剩余位置1则代表利用该链路发送数据帧；

(104)设置环境奖励函数R＝-∑^N_i＝1|V_i-(∑^N_i＝1V_i)/N|，V_i是链路i在t时刻的数据帧发送速率，N为链路条数。

3.根据权利要求1所述的一种面向大速率星地链路通信业务智能流量负载均衡设计方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的全连接神经网络模型的结构如下：

全连接神经网络模型包括四层全连接层，第四个全连接层神经元个数设置为星地链路总数加1，第四个全连接层的输出值代表利用各条链路发送数据帧所带来的累积回报和不选择任何链路发送数据帧的累积回报；其中每两个全连接层之间采用ReLU激活函数来防止梯度消失。

4.根据权利要求1所述的一种面向大速率星地链路通信业务智能流量负载均衡方法，其特征在于，所述的步骤(5)包括如下步骤：

(501)统计各星地链路发送的数据速率及正在发送帧的剩余帧长；

(502)每隔t微秒将各星地链路的链路状态及要发送的数据帧信息同时发送至全连接神经网络；其中，t为设定值；

(503)全连接神经网络进行运算，输出各星地链路发送数据帧的累积回报；

(504)比较各星地链路发送数据帧的累积回报，选择累积回报最大的星地链路对数据帧进行发送。