一种空间信息网络资源双层调度方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种空间信息网络资源双层调度方法及系统，其中应用于天基调度中心的一种空间信息网络资源双层调度方法，包括：天基感知节点每隔固定时间周期统计本感知节点的任务需求；天基感知中心按照固定时间周期采集各个天基感知节点的任务带宽需求、时延要求等信息；天基感知中心根据事先约定的优先级策略，结合时延要求，带宽需求，生成矩阵调度表，包括数据上行调度表与数据下行调度表，并将数据上行调度表发送至地面感知中心。本发明专利技术解决了现有空间信息网络全域覆盖能力有限、网络扩展和协同应用能力弱的问题，并且大大提高了大时空跨度下实时端到端传输容量优化的可靠性和稳定性。

Double layer scheduling method and system for space information network resource

The invention relates to a kind of spatial information system and cyber source double scheduling method, including a spatial information cyber source double scheduling method, which is applied to the space-based dispatching center space-based sensing node every fixed time period of the statistical node's mission requirements; day base center in accordance with the task of perceived bandwidth requirement, fixed time periodic sampling of each space the sensing node delay requirements of space-based information; perception center according to the prior agreement of the priority strategy, combined with the delay requirement, bandwidth requirement, matrix scheduling table, including data tables and data scheduling of uplink downlink scheduling table, and the data sent to the uplink scheduling table ground sensing center. The invention solves the space information network global coverage ability, network expansion and collaborative application ability weak, and greatly improves the real-time large span of time and space under the end to end transmission capacity optimization reliability and stability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空间信息网络资源双层调度方法及系统，属于空间信息网络

技术介绍
空间信息网络作为国家的重要基础设施，可以服务远洋航行、应急救援、导航定位、航空运输、航天测控等很多领域。但是，空间信息网络网络系统的动态变化和通信链路的频繁连接/中断的特性，使得网络在不同时间可用的网络带宽与服务质量是变化的，而且各种飞行器信息传送带宽的需求也不尽相同，比如战时优先服务于空间信息作战，可以提高作战的实时性与有效性；平时优先服务于应急事件等，加快对紧急事件的响应速度；除此之外尽量保证网络资源的公平性与最大效能，最大努力满足不同用户的不同需求。空间信息网络是以卫星为核心，由地面控制中心、飞行器、航天器等信息平台以及用户终端等节点组成的立体化网状网络。许多低轨侦查卫星，需要接入空间信息网络，经由中高轨卫星的中继，来完成数据传输。而用于中继传输的中高轨卫星的数量和资源是受限的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种针对空间信息网络特点，结合工作模式和任务需求对其网络资源进行调度，实现高的带宽利用率和网络吞吐量的信息网络链路的空间信息网络资源双层调度方法及系统。本专利技术的目的是建立一种空间信息网络资源调度模型，该模型主要包括天基调度中心和地基调度中心，根据工作模式不同，天基调度中心和地基调度中心可分别实现网络资源的实时调度，也可以协同运行。该模型可以有效提高空间信息网络的资源利用率并提高网络吞吐量，发挥空间信息网络资源的最大效能。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：根据空间信息网络特点，提出一种天基地基协同运行的调度系统，包括三种工作模式：天基调度独立运行模式、地基调度独立运行模式以及天基地基协同运行模式。天基调度独立运行模式，依赖于天基感知中心可自主通信模式，其应用于天基调度中心，包括以下步骤：步骤1：天基感知节点每隔固定时间周期统计本感知节点的任务需求；步骤2：天基感知中心按照固定时间周期采集各个天基感知节点的任务带宽需求、时延要求等信息；步骤3：天基感知中心根据事先约定的优先级策略，结合时延要求，带宽需求，生成矩阵调度表，包括数据上行调度表与数据下行调度表，并将数据上行调度表发送至地面感知中心；步骤4：天基感知中心根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经天基感知中心下行。地基感知中心根据根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经地基感知中心上行。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述天基感知节点还发送所述天基感知节点的ID和位置信息到天基感知中心。进一步，所述天基感知中心采集到任务需求后，根据任务的轻重缓急进行分类，并划分优先级，根据优先级的顺序对为感知节点提供数据传输服务。进一步，所述天基感知中心应为天基骨干网网络节点，应能提供数据中转与分发服务，比如中继卫星；所述天基感知节点包括航天器和近地面飞行器。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：地基调度独立运行模式，依赖于天基感知节点要通过相应的地面感知节点的控制与管理才能通信，其应用于地基调度中心，包括以下步骤：步骤1：地基感知节点每隔固定时间周期统计本感知节点的任务需求；步骤2：地基感知中心按照固定时间周期采集各个天基感知节点的任务带宽需求、时延要求等信息；步骤3：地基感知中心根据事先约定的优先级策略，结合时延要求，带宽需求，生成矩阵调度表，包括数据上行调度表与数据下行调度表，并将数据下行调度表发送至天基感知中心；步骤4：地基感知中心根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经地基感知中心上行。天基感知中心根据根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经天基感知中心下行。进一步，所述地面感知中心为天基骨干网节点对应的地面控制中心，比如中继卫星地面控制站；所述地基感知节点包括各个航天器对应的地面控制中心。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：天基地基调度协同运行模式，依赖于天基感知节点与地基感知节点均有任务需求的情况，其应用天地协同对网络资源进行调度，包括以下步骤：步骤1：天基感知节点与地基感知节点每隔固定时间周期统计本感知节点的任务需求；步骤2：天基感知中心按照固定时间周期采集各个天基感知节点的任务带宽需求、时延要求等信息；地基感知中心按照固定时间周期采集各个地基感知节点的任务带宽需求、时延要求等信息；步骤3：天基感知中心根据根据天基感知节点的任务需求，合理安排网络资源，记录剩余网络资源带宽及相应的时隙。步骤4：天基感知中心将剩余网络资源带宽及相应时隙的信息发布给地面感知中心；步骤5：地面感知中心根据天基感知中心发布的剩余网络资源情况合理安排地面感知节点的带宽及时隙。进一步，所述天基感知中心与地基感知中心的网络通信资源，可分为天基感知中心到地基感知中心的下行带宽资源，与地基感知中心到天基感知中心的上行带宽资源，上行带宽资源与下行带宽资源可分别调度。本专利技术的有益效果是：针对空间信息网络大时空跨度网络体系结构、动态网络环境下的高速信息传输及高时效应用的要求，可从根本上解决了现有空间信息网络全域覆盖能力有限、网络扩展和协同应用能力弱的问题，本专利技术以群智感知技术及空间信息网络为基础，提出了基于群智感知技术的空间信息网络资源双层调度模型，该模型分为天基调度中心和地基调度中心，并且大大提高了大时空跨度下实时端到端传输容量优化的可靠性和稳定性。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种天基调度中心，包括至少一个天基感知节点和天基感知中心；所述天基感知节点统计固定时间周期的任务需求，发送给天基感知中心。所述天基感知中心根据采集的各个感知节点的任务需求，进行网络资源分配，生成调度表，然后根据调度表具体依次为各个感知节点提供中继服务。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种地基调度中心，包括至少一个地面感知节点和地面感知中心；所述地面感知节点统计固定时间周期的任务需求，生成任务请求表，定期发送给地面感知中心；所述地面感知中心接收天基感知中心的剩余网络资源信息，根据采集的各个地面感知节点的任务需求，进行网络资源分配，生成调度表，然后根据调度表依次为各个感知节点提供服务。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种空间信息网络资源双层调度系统，包括如上所述的天基调度中心和如上所述的地基调度中心。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种基于群智感知技术的空间信息网络资源双层调度系统，将空间信息网络分为天基调度中心和地基调度中心。根据任务需求不同，在中继卫星或中继卫星地面站完成空间网络资源的实时调度，有效提高空间信息网络的带宽利用率和吞吐量。附图说明图1为本专利技术实施例1所述的一种空间信息网络资源双层调度方法流程图；图2为本专利技术实施例2所述的一种空间信息网络资源双层调度方法流程图；图3为本专利技术具体示例所述的一种空间信息网络双层调度模型图；图4为本专利技术具体实例所述的矩阵调度表；图5为群智感知模型示意图；图6为本专利技术具体示例所述的一种空间信息网络资源调度系统示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，为本专利技术实施例1所述的一种空间信息网络资源双层调度方法，其应用于天基调度中心，包括以下步骤：步骤1：天基感知节点每隔固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间信息网络资源双层调度方法，其应用于天基调度中心，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：天基感知节点每隔固定时间周期统计本感知节点的任务需求；步骤2：天基感知中心按照固定时间周期采集各个天基感知节点的任务带宽需求、时延要求等信息；步骤3：天基感知中心根据事先约定的优先级策略，结合时延要求，带宽需求，生成矩阵调度表，包括数据上行调度表与数据下行调度表，并将数据上行调度表发送至地面感知中心；步骤4：天基感知中心根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经天基感知中心下行；地基感知中心根据根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经地基感知中心上行。

【技术特征摘要】
1.一种空间信息网络资源双层调度方法，其应用于天基调度中心，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：天基感知节点每隔固定时间周期统计本感知节点的任务需求；步骤2：天基感知中心按照固定时间周期采集各个天基感知节点的任务带宽需求、时延要求等信息；步骤3：天基感知中心根据事先约定的优先级策略，结合时延要求，带宽需求，生成矩阵调度表，包括数据上行调度表与数据下行调度表，并将数据上行调度表发送至地面感知中心；步骤4：天基感知中心根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经天基感知中心下行；地基感知中心根据根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经地基感知中心上行。2.根据权利要求1所述的一种空间信息网络资源双层调度方法，其特征在于，所述天基感知节点还发送所述天基感知节点的ID和位置信息到天基感知中心。3.根据权利要求1所述的一种空间信息网络资源双层调度方法，其特征在于，行分类，并划分优先级，根据优先级的顺序对为感知节点提供数据传输服务。4.根据权利要求1所述的一种空间信息网络资源双层调度方法，其特征在于，所述天基感知中心应为天基骨干网网络节点，应能提供数据中转与分发服务；所述天基感知节点包括航天器和近地面飞行器。5.一种空间信息网络资源双层调度方法，其应用于地基调度中心，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：地基感知节点每隔固定时间周期统计本感知节点的任务需求；步骤2：地基感知中心按照固定时间周期采集各个天基感知节点的任务带宽需求、时延要求等信息；步骤3：地基感知中心根据事先约定的优先级策略，结合时延要求，带宽需求，生成矩阵调度表，包括数据上行调度表与数据下行调度表，并将数据下行调度表发送至天基感知中心；步骤4：地基感知中心根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经地基感知中心上行；天基感知中心根据根据调度表在每个感知节点授权相应的时隙进行数据采集，经天基感知中心下行。6.根据权利要求5所述的一种空间信息网络资源双层调度方法，其特征在于，所述地面...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹素芝，展月英，吴少俊，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：北京;11