[发明专利]空天地一体化网络下的多维资源建模方法及系统

说明书

空天地一体化网络下的多维资源建模方法及系统，包括以下步骤：对空天地一体化网络进行需求分析并提出能力资源，表示能力资源之间的转化承接关系，在时间拓展图基础上提出了能力资源时变图从空间时间两个维度刻画空天地一体化网络的演进过程；能力资源时变图的时隙划分，能力资源时变图的基本构造，节点功能拆分能力资源时变图构造；节点功能拆分能力资源时变图优化。相比于传统卫星网络，空天地一体化网络由多个异构网络互联组成、支持覆盖军用、民用的各类业务、蕴含多种网络资源，本发明针对任务繁杂、网络节点数量众多的空天地一体化网络，构建了一个结构清晰、可拓展性强、容灾能力新型网络结构。

技术领域

本发明属于多维资源建模技术领域，特别涉及空天地一体化网络下的多维资源建模方法及系统。

背景技术

空天地一体化网络实现高效无缝服务的关键是网络的融合能力，即打破天、地空的界限，实现互操作、共资源、同服务的一体化网络。空天地一体化网络涵盖多种不同时空跨度的异构网络，包括天基卫星网络、空基网络、地基网络等，其架构呈现立体多层次化，且各个网络具有各自不同的网络体系结构、协议和服务场景，对网络的深度融合提出了高度挑战。而随着SDN与NFV技术的应用，可以将业务与资源解耦，从而使物理资源的管理与配置具有更大的灵活性、可配置性、可重构性以及可编程性。

现有基于SDN/NFV架构下的空天地一体化网络资源管理架构的研究，仅仅是考虑了可以通过虚拟化的技术将基础设施层的异构资源全部进行了虚拟化,整合到一个虚拟的资源池,进而与虚拟的网络相互映射。但并没有考虑到在虚拟资源池中与其他虚拟资源之间的关联性,实现虚拟资源的高效协同。针对这些问题，有必要设计一个新型SAGIN资源管理架构，来应对庞大的业务量并提高资源的管理效率。

现有静态网络的建模方法比如静态图模型，随即图模型，FSA等不适合建模空天地一体化网络。而动态网络建模方法比如时间拓展图可以建模动态网络中的拓扑演变过程，但是由于空天地一体化网络中任务执行过程涉及到网络资源更多，需要多为资源协同服务，而时间拓展图只能建模存储通信资源，并且空天地一体化网络中节点种类繁杂，节点功能繁多，网络规划周期较长，时间拓展图无法准确刻画网络。

现有的资源架构与资源建模研究要么只专注于天基网络或空基单一网络段，要么是天地融合或者空地融合，没有考虑到空天地三个网络段的整合。空天地一体化网络由不同功能网络互联组成，不同功能子网所用协议栈也会不同，它的庞大性与时变性对其中网络资源的表述变得十分困难。

发明内容

本发明的目的在于提供空天地一体化网络下的多维资源建模方法及系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

空天地一体化网络下的多维资源建模方法，包括以下步骤：

对空天地一体化网络进行需求分析并提出能力资源，表示能力资源之间的转化承接关系，在时间拓展图基础上提出了能力资源时变图从空间时间两个维度刻画空天地一体化网络的演进过程并给出能力资源时变图的基本构造过程。具体包括能力资源时变图的时隙划分策略，进而针对时隙划分策略，对节点功能进行拆分，给出节点功能拆分能力资源时变图的构造方法；最后针对能力资源时变图构造复杂度过高的问题给出能力资源时变图的优化方法。

进一步的，能力资源包括观测能力资源、处理能力资源、传输能力资源、测控能力资源和分发能力资源。

进一步的，能力资源时变图的时隙划分：通过在STK仿真软件输入节点属性参数，得到空天地一体化网络的近似拓扑结构，通过可见性分析，对节点之间观测时间窗口进行可见性分析。

进一步的，通过可行性分析，画出空天地一体化网络中所有节点之间时间窗口的累积分布函数曲线，得到具体时隙划分策略，即得到时隙划分Δt。