[发明专利]一种天地融合网络下基于大小时间尺度的流量感知法

说明书

本发明公开了一种天地融合网络下基于大小时间尺度的流量感知法，本发明针对天地融合的网络环境提出的天地融合架构能感知收集区域内网络资源节点和进行流量信息处理，能适应天地融合网络的特点在大时间尺度下对区域内流量进行预测，可以判断区域内的资源能否满足预测流量所对应的资源需求。通过在小时间尺度上对延迟敏感型的跨节点流量转移能够降低小时间尺度上的流量突发性造成的资源节点过载情况，以及对延迟容忍型的流量进行队列缓存及流量转移能够提高对空闲节点的资源利用率。

技术领域

本发明属于天地融合信息网络领域，具体涉及一种天地融合网络下基于大小时间尺度的流量感知法。

背景技术

近年来，作为融合了卫星和地面通信系统的一种新兴网络架构，天地融合网络得到了学术界和工业界的广泛关注，天地融合网络关系到国家经济和国家安全发展战略，是国家竞争实力和生存能力的重要组成部分。归功于其覆盖范围广、吞吐量高、鲁棒性强等优点，天地融合网络可应用于地球观测与测绘、智能交通系统、军事任务、国土安全、灾难营救等多个实际领域。具有高吞吐量的卫星能够面向全球提供无缝无线接入服务，密集部署的地面网络基础设施支持高速的数据访问。天基与地基网络的融合能够为未来6G无线通信系统带来不可估量的益处，提供更多的应用和服务。

对于天地融合网络，由于其自身的异构性、自组织和动态性等特点，融合网络在为各种服务和应用带来显著效益的同时，也面临着路由选择、资源分配、功率控制、端到端服务质量需求等诸多挑战。天基与地基网络的融合会带来业务种类和数量的增加，而以往的流量感知都是在大时间尺度上进行的，比如几十分钟，在大时间尺度下对区域内的网络流量进行预测感知，通过预测结果来进行资源的调度满足流量所对应的资源需求，然而这种流量预测感知仅解决了大时间尺度的流量变化，不能应对天地融合网络中大量业务场景下小时间尺度的细粒度流量变化，比如秒或者几百毫秒，小时间尺度下的流量具有突发性，会导致区域内部分节点出现过载情况，从而影响整个区域内的服务质量。

目前对天地融合网络流量感知的研究基本都是大时间尺度下的进行的，很少考虑小时间尺度下的流量变化，以往的流量预测算法也只针对单一网络，要么是卫星网络，要么是地面网络，对于天地融合网络的流量预测研究较少。一般的流量预测有两类，分别是线性和非线性，其中线性的需要人工凭经验设置参数来拟合数据，应用范围小，实际的网络流量具有非线性、周期性、突发性、自似性等特点，因此非线性流量预测的应用范围大，然而因为传统的流量预测是在单一网络中进行的，没有联合考虑天基网络和地基网络的特点，所以不适合在天地融合网络中进行流量预测。

传统的流量感知处理只是针对大时间尺度的情况，很少考虑到小时间尺度的流量变化，而且一般很难对这种流量变化进行预测，因此对于小时间尺度下的流量变化经常会被忽视，而这种流量的突发变化会在不同的时间导致节点不同的结果，流量突变处于峰值时会过载造成拥塞进而导致节点产生较大的服务延迟，降低了节点的服务质量，或者流量突变处于谷底时会导致节点空闲造成节点资源的浪费。因此如何解决小时间尺度下流量突发变化对于区域内节点流量均衡以及资源合理利用十分重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种天地融合网络下基于大小时间尺度的流量感知法，针对天地融合网络多维资源，资源动态性，小时间尺度流量突发性的特点，提出了大时间尺度下的基于马尔可夫的流量预测方法，考虑了天基节点和地基节点的特征，在大时间尺度下对区域内的流量进行预测，来判断区域内的资源能否满足流量需求，然后在小的时间尺度下根据流量的突发性及考虑流量的特征对延迟敏感型进行流量转移，对延迟容忍型放入队列缓存及流量转移。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

S1，对天地融合网络进行建模，得到卫星地面节点资源池；

S2，对区域内流量到来进行预测；

S3，根据预测结果判断大时间尺度内卫星地面资源是否满足区域内流量的资源需求；

S4，确定进行小时间尺度流量转移的前置条件参数；