一种基于动态周期映射的卫星网络业务确定性调度方法，首先根据不同业务服务要求划分服务等级，并得到每种等级业务的参数特征，然后对接入卫星网络的业务进行识别分类，从而整形为不同等级业务队列，计算每个队列的业务平均速率，得到每个业务队列的传输时间，接着对卫星节点的转发时间进行划分，确定每个队列的传输周期，并根据卫星网络拓扑结构确定卫星节点间的周期映射关系表，最后对接入业务标识周期标签，卫星节点根据业务携带标签查找周期映射关系表进行业务转发，保证每种业务在各个卫星节点的固定周期内传输，精准控制每种业务的转发时间，实现多业务的确定性传输。实现多业务的确定性传输。实现多业务的确定性传输。
【技术实现步骤摘要】
一种基于动态周期映射的卫星网络业务确定性调度方法
[0001]本专利技术涉及一种基于动态周期映射的卫星网络业务确定性调度方法，属于卫星通信
技术介绍
[0002]随着空间信息网络与地面网络的融合发展，大量地面移动通信业务(如AR/VR、4K/8K、高可靠工业互联网业务等)、数据量急剧增加的空间情报业务、指控类业务等各类新业务不断融入空间信息网络，多类型业务特征和服务质量要求存在巨大差异性，因此，在众多业务通过空间信息网络同时传输的背景下，对如何保证高可靠业务的确定性服务质量(有界的时延及时延抖动)提出了新要求。
[0003]目前空间信息网络交换与传输协议(如CCSDS、DTN或自定义空间信息网络协议)均基于TCP/IP网络协议族发展而来，传统的TCP/IP协议采用“尽力而为”传输和存储转发方式只能提供面向非连接的、不可靠的分组交付功能。现有方法通过采用设置优先级、预留带宽等方式进行服务质量保障，但这些方式存在以下不足：
[0004](1)对所有业务采用相同的调度策略，使得不同业务在同时到达时会因相互竞争资源造成微突发，在多跳累积下导致业务数据包转发的不可控，不能保证不同业务的确定性时延等服务质量要求；
[0005](2)对于设置优先级的方法，当低优先级业务数据包长度过大时，高优先级业务数据包需要进行存储等待，不能满足确定性服务质量要求。
[0006](3)资源预留方法针对所有业务流进行带宽预留等操作，并不细化区分业务，无法进行数据包级的QoS保障；
[0007]同时，卫星网络拓扑的动态性、星间链路的无线传输会造成业务速率和传输时延的变化，从而对业务的确定性传输提出了新的挑战。
技术实现思路
[0008]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于动态周期映射的卫星网络业务确定性调度方法，首先根据不同业务服务要求划分服务等级，并得到每种等级业务的参数特征，然后对接入卫星网络的业务进行识别分类，从而整形为不同等级业务队列，计算每个队列的业务平均速率，得到每个业务队列的传输时间，接着对卫星节点的转发时间进行划分，确定每个队列的传输周期，并根据卫星网络拓扑结构确定卫星节点间的周期映射关系表，最后对接入业务标识周期标签，卫星节点根据业务携带标签查找周期映射关系表进行业务转发，保证每种业务在各个卫星节点的固定周期内传输，精准控制每种业务的转发时间，实现多业务的确定性传输。
[0009]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0010]一种基于动态周期映射的卫星网络业务确定性调度方法，包括如下步骤：
[0011]S1.卫星网络管理控制中心将确定性业务按照服务质量要求划分业务服务等级，
并得到每个等级的流量特征参数；
[0012]S2.根据步骤S1的流量特征参数对卫星网络业务进行分类识别，并整形为不同等级的业务队列，计算得到每个队列的平均业务速率；
[0013]S3.根据步骤S2的平均业务速率，计算每个队列在各卫星节点的业务传输时间；
[0014]S4.卫星节点根据步骤S3中每个队列的传输时间将各卫星节点的传输时间进行划分，并确定业务队列在卫星网络节点之间的周期映射关系表；
[0015]S5.根据S4中的周期映射关系表，不同等级队列中的业务数据在接入卫星网络时标识相应的周期标签；
[0016]S6.卫星网络转发节点提取每种业务携带的周期标签，依据周期映射关系表，查找该周期标签对应的传输周期，然后在该周期将业务转发至下游节点。
[0017]优选的，步骤S1中按照服务质量要求划分业务服务等级后包括文字业务、图像业务、视频业务。
[0018]优选的，步骤S1中每个等级的流量特征参数至少包括数据报文持续时间、数据报文到达的平均间隔、数据报文大小、每个等级业务总的分组报文数目。
[0019]优选的，步骤S2中，根据步骤S1的流量特征参数，利用人工智能算法对卫星网络业务进行分类识别。
[0020]优选的，步骤S4中，卫星节点根据步骤S3中每个队列的传输时间将各卫星节点的传输时间进行划分，并确定业务队列在卫星网络节点之间的周期映射关系表；具体包括：
[0021]S41.根据每个卫星转发节点的预留带宽和输出链路速率，计算不同卫星转发节点的传输时间；
[0022]S42.根据S3得到的业务队列传输时间，将每个卫星转发节点的传输时间进行划分，确定不同业务队列在卫星转发节点的传输周期；
[0023]S43.根据卫星网络特征获得任意两个卫星节点间距离、卫星节点间距离偏移，从而得到链路传输时延、卫星节点间的周期关系偏移量、下游卫星节点的转发周期延迟时间；最后得到不同卫星转发节点间的周期映射关系表。
[0024]优选的，步骤S42中，将每个卫星转发节点的传输时间进行划分的具体方法为：取各个业务队列传输周期的最大公约数为基本传输周期窗口，然后确定每个卫星转发节点的传输周期数目和每个业务队列所占的基本传输周期窗口的数目，即确定每个业务队列在连续多个基本传输周期进行传输。
[0025]一种基于动态周期映射的卫星网络业务确定性调度系统，包括：
[0026]业务服务等级划分模块，用于将确定性业务按照服务质量要求划分业务服务等级，并得到每个等级的流量特征参数；
[0027]业务识别与速率计算模块，根据所述的流量特征参数对卫星网络业务进行分类识别，然后整形为不同等级的业务队列，计算得到每个队列的平均业务速率；
[0028]业务传输时间计算模块，根据所述的平均业务速率，计算每个队列在各卫星节点的业务传输时间；
[0029]周期映射关系表确定模块，根据每个队列的传输时间将各卫星节点的传输时间进行划分，并确定业务队列在卫星网络节点之间的周期映射关系表；
[0030]标识模块，根据周期映射关系表，对不同等级队列中的业务数据在接入卫星网络
时标识相应的周期标签；
[0031]转发模块，依据周期映射关系表，查找每种业务携带的周期标签所对应的传输周期，然后在该周期将业务转发至下游节点。
[0032]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
[0033](1)本专利技术在同一卫星交换节点中同时实现了分组交换和电路交换功能，在满足业务转发的灵活性的同时又能保证不同业务的差异化服务质量要求；
[0034](2)本专利技术根据业务特征生成卫星网络节点间的周期映射表，保证每种业务在各个卫星节点的固定周期内传输，精准控制每种业务的转发时间，实现多类型业务的确定性传输；
[0035](3)本专利技术提出的卫星网络动态周期映射表的生成方法，通过计算不同等级业务队列在卫星节点的传输时间，以其最大公约数作为基本传输周期，根据业务参数特征动态分配占用基本传输周期数目；依据不同卫星网络拓扑结构，通过计算星间链路传输时间与基本传输周期的偏移关系生成周期映射表，能够实现不同业务在不同卫星网络的确定性传输；
[0036](4)本专利技术根据卫星网络业务特本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于动态周期映射的卫星网络业务确定性调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.卫星网络管理控制中心将确定性业务按照服务质量要求划分业务服务等级，并得到每个等级的流量特征参数；S2.根据步骤S1的流量特征参数对卫星网络业务进行分类识别，并整形为不同等级的业务队列，计算得到每个队列的平均业务速率；S3.根据步骤S2的平均业务速率，计算每个队列在各卫星节点的业务传输时间；S4.卫星节点根据步骤S3中每个队列的传输时间将各卫星节点的传输时间进行划分，并确定业务队列在卫星网络节点之间的周期映射关系表；S5.根据S4中的周期映射关系表，不同等级队列中的业务数据在接入卫星网络时标识相应的周期标签；S6.卫星网络转发节点提取每种业务携带的周期标签，依据周期映射关系表，查找该周期标签对应的传输周期，然后在该周期将业务转发至下游节点。2.根据权利要求1所述的卫星网络业务确定性调度方法，其特征在于，步骤S1中按照服务质量要求划分业务服务等级后包括文字业务、图像业务、视频业务。3.根据权利要求1所述的卫星网络业务确定性调度方法，其特征在于，步骤S1中每个等级的流量特征参数至少包括数据报文持续时间、数据报文到达的平均间隔、数据报文大小、每个等级业务总的分组报文数目。4.根据权利要求1所述的卫星网络业务确定性调度方法，其特征在于，步骤S2中，根据步骤S1的流量特征参数，利用人工智能算法对卫星网络业务进行分类识别。5.根据权利要求1所述的卫星网络业务确定性调度方法，其特征在于，步骤S4中，卫星节点根据步骤S3中每个队列的传输时间将各卫星节点的传输时间进行划分，并确定业务队列在卫星网络节点之间的周期映射关系表；具体包括：S41.根据每个卫星转发节点的预留带宽和输出链路速率，计算不同卫星转发节点的传输时间；S42.根据S3得到的业务队列传输时间，将每个卫星转发节点的传输时间进行划分，确定不同业务队列在卫星转发节点的传输周期；S43.根据卫星网络特征获得任意两个卫星节点间距离、卫星节点间距离偏移，从而得到链路传输时延、卫星节点间的周期关系偏移量、下游卫星节点的转发周期延迟时间；最后得到不同卫星转发节点间的周期映射关系表。6.根据权利要求5所述的卫星网络业务确定性调度方法，其特征在于，步骤S42中，将每个卫星转发节点的传输时间进行划分的具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔涛，李小军，周诠，黎军，谭庆贵，李静玲，梁薇，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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