一种光通信星座网络拓扑生成方法及存储介质技术

一种光通信星座网络拓扑生成方法，包括以下步骤：选定一个已知运行周期的星座作为卫星网络的星座模型；将卫星网络的一个运行周期划分成多个时间片段，每个时间片段内卫星网络中的每颗卫星的所有链路保持稳定；每个时间片段中，计算每颗卫星的所有链路的多属性决策权值，依据多属性决策权值的大小调整链路连接状态。本发明专利技术实施例通过选定合适的星座模型可以在满足通信需求的前提下降低通信的成本、减少运算步骤；通过将运行周期划分成多个时间片段可以实现卫星网络在时间片段内保持通信稳定，便于拓扑结构建立；通过将多属性决策权值作为约束条件来建立链路，可以便于卫星网络尽可能调整到最佳的通行状态。

【技术实现步骤摘要】
一种光通信星座网络拓扑生成方法及存储介质
本专利技术属于卫星通信领域，具体涉及一种光通信星座网络拓扑生成方法及存储介质。
技术介绍
光通信星座网络(OpticalCommunicationConstellationNetwork，OCCN)是一种以激光为星间链路传输介质进行通信的卫星网络。卫星之间通过搭建星间链路，实现卫星之间的信息传输和交换。光通信星座网络具有许多优势，例如功耗和质量要求较低，免费许可频谱，高带宽等。卫星网络作为地面与天空通信的中间节点，承担着大量信息的传输、获取和分发任务。然而，卫星网络具有组成结构复杂、拓扑动态变化、跨越空间尺度大和自组织程度高等特点，这些特点均影响到卫星网络拓扑的稳定性。稳定的卫星网络拓扑是实现网络信息交换和资源共享的基础，更是实现星上路由的必要前提，因此需要针对卫星网络特点，研究网络拓扑控制算法，构建星座网络拓扑结构模型。目前针对地面网络拓扑生成的研究已经取得了较大的进展，但针对卫星网络拓扑生成的研究还比较少。现有卫星网络拓扑生成的一些算法如链路长度最短网络拓扑生成算法，星间通信时延较小，该策略提高了通信效率，但是建链次数较多，卫星网络拓扑结构稳定性较差；而链路连接时间最长网络拓扑生成算法，建链次数少，这样虽然保证了卫星网络拓扑一定的稳定性，但是其平均链路长度是最大，通信时延比较大，通信效率比较低。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种光通信星座网络拓扑生成方法，所述光通信星座网络拓扑生成方法的步骤简单，解决了缺少光通信星座网络难以形成稳定拓扑结构的问题。本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质。根据本专利技术第一方面实施例的光通信星座网络拓扑生成方法，包括以下步骤：选定一个已知运行周期的星座作为卫星网络的星座模型；将所述卫星网络的一个运行周期划分成多个时间片段，每个所述时间片段内所述卫星网络中的每颗卫星的所有链路保持稳定；每个所述时间片段中，计算每颗所述卫星的所有链路的多属性决策权值，依据多属性决策权值的大小调整链路连接状态。根据本专利技术实施例的光通信星座网络拓扑生成方法，至少具有如下技术效果：本专利技术实施例通过选定合适的星座模型可以在满足通信需求的前提下降低通信的成本、减少运算步骤；通过将运行周期划分成多个时间片段可以实现卫星网络在时间片段内保持通信稳定，便于建立最佳的拓扑结构；通过将多属性决策权值作为约束条件来建立链路，可以便于卫星网络尽可能调整到最佳的通行状态。本专利技术实施例建链次数更少，卫星网络拓扑的稳定性更强，平均链路长度更短，通信时延小，通信效率更高，具有更好的稳定性和抗毁性。根据本专利技术的一些实施例，所述多属性决策权值包括的属性参数为：链路传播时间、链路宽带、链路生存时间、链路建立时延。根据本专利技术的一些实施例，对所述卫星网络的任一卫星的所述多属性决策权值的计算包括以下步骤：设该卫星有n条链路，则依据该卫星的n条链路的链路传播时间、链路宽带、链路生存时间、链路建立时延四个属性建立一个n*4的多属性决策矩阵；将所述多属性决策矩阵转换为标准化决策矩阵；采用信息熵的方法确定链路传播时间、链路宽带、链路生存时间、链路建立时延的权值，得到权值属性矩阵；将标准化决策矩阵和权值属性矩阵相乘计算出该卫星n条链路的多属性决策权值。根据本专利技术的一些实施例，所述将所述多属性决策矩阵转换为标准化决策矩阵采用标准化公式进行准换：其中xij为多属性决策矩阵的值，rij为规范后的标准决策矩阵值。根据本专利技术的一些实施例，所述信息熵的方法包括以下步骤：S1)依据公式和计算任一属性的属性熵值Sj，k是一个常数；S2)将hj＝1-sj代入计算出属性权值qj；0≤qj≤1，公式引入β变量，通过改变β的值对属性权重进行调整。根据本专利技术的一些实施例，所述卫星网络中的卫星之间可以建立链路的依据为：同时满足链路传播时间小于预设的最大传播时延、链路带宽大于预设的最小星间链路带宽、链路生存时间大于预设的最小链路生存时间、链路时延小于预设的最大链路建立时延、卫星之间的仰角要小于预设的最大仰角值。根据本专利技术的一些实施例，所述两颗需要建立链路的卫星之间的仰角δ约束条件为：Rh为地心到所述两颗需要建立链路的卫星的连线的距离，Ri，Rj分别为所述两颗卫星分别到地心的距离。根据本专利技术的一些实施例，上述光通信星座网络拓扑生成方法还包括步骤：当所述卫星网络中的任一卫星可以建立链路的数量大于该卫星的光收发器的数量时，依次对该卫星的所有链路依据多属性决策权值由小到大进行排序，并由小到大依次判断删除该链路后的所述卫星网络是连通的，若连通，则删除该链路，若不连通，则保持该链路；直到所剩的链路数等于该卫星的光收发器的数量。根据本专利技术的一些实施例，上述光通信星座网络拓扑生成方法还包括步骤：对所述卫星网络中的所有卫星进行编号，每个所述卫星依据编号顺序依次与所述卫星网络中其他卫星建立链路。根据本专利技术第二方面实施例的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述任一项的一种光通信星座网络拓扑生成方法。根据本专利技术实施例的计算机可读存储介质，至少具有如下技术效果：通过存储介质可以便于计算机可执行指令的存储和转移，便于在后续更便捷的使用上述的光通信星座网络拓扑生成方法。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。图1是本专利技术第一方面实施例的时变示意图；图2是本专利技术第一方面实施例的任一时间片段内的流程简图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，如果有描述到第一、第二、第三、第四等等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。下面参考图1至图2描述根据本专利技术第一方面实施例的光通信星座网络拓扑生成方法。根据本专利技术第一方面实施例的光通信星座网络拓扑生成方法，包括以下步骤：选定一个已知运行周期的星座作为卫星网络的星座模型；将卫星网络的一个运行周期划分成多个时间片段，每个时间片段内卫星网络中的每颗卫星的所有链路保持稳定；每个时间片段中，计算每颗卫星的所有链路的多属性决策权值，依据多属性决策权值的大小调整链路连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光通信星座网络拓扑生成方法，其特征在于，包括以下步骤：/n选定一个已知运行周期的星座作为卫星网络的星座模型；/n将所述卫星网络的一个运行周期划分成多个时间片段，每个所述时间片段内所述卫星网络中的每颗卫星的所有链路保持稳定；/n每个所述时间片段中，计算每颗所述卫星的所有链路的多属性决策权值，依据多属性决策权值的大小调整链路连接状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种光通信星座网络拓扑生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
选定一个已知运行周期的星座作为卫星网络的星座模型；
将所述卫星网络的一个运行周期划分成多个时间片段，每个所述时间片段内所述卫星网络中的每颗卫星的所有链路保持稳定；
每个所述时间片段中，计算每颗所述卫星的所有链路的多属性决策权值，依据多属性决策权值的大小调整链路连接状态。


2.根据权利要求1所述的光通信星座网络拓扑生成方法，其特征在于，所述多属性决策权值包括的属性参数为：链路传播时间、链路宽带、链路生存时间、链路建立时延。


3.根据权利要求2所述的光通信星座网络拓扑生成方法，其特征在于，对所述卫星网络的任一卫星的所述多属性决策权值的计算包括以下步骤：
设该卫星有n条链路，则依据该卫星n条链路的链路传播时间、链路宽带、链路生存时间、链路建立时延四个属性建立一个n*4的多属性决策矩阵；
将所述多属性决策矩阵转换为标准化决策矩阵；
采用信息熵的方法确定链路传播时间、链路宽带、链路生存时间、链路建立时延的权值，得到权值属性矩阵；
将标准化决策矩阵和权值属性矩阵相乘计算出该卫星n条链路的多属性决策权值。


4.根据权利要求3所述的光通信星座网络拓扑生成方法，其特征在于，所述将所述多属性决策矩阵转换为标准化决策矩阵采用标准化公式进行准换：



其中xij为多属性决策矩阵的值，rij为规范后的标准决策矩阵值。


5.根据权利要求4所述的光通信星座网络拓扑生成方法，其特征在于，所述信息熵的方法包括以下步骤：
S1)依据公式



和



计算任一属性的属性熵值Sj，k是一个常数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金焕，谢芳，易臻霞，龙军，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43