一种物联网系统通信资源解耦与共用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，包括以下步骤：步骤1、基于异构资源分类分层的能力要素与关联关系定义；步骤2、基于虚拟终端和虚拟主机的异构通信资源一体化组网建模；步骤3、面向统一组网服务的系统及平台增量式集成架构设计；步骤4、以信息为中心的物联网系统组网服务运行机制设计。本发明专利技术解决了物联网系统基于异构通信网络实现泛在互联的问题；解决了基于异构资源的物联网系统统一组网服务问题；满足了物联网系统通信资源跨平台共用和信息在多网之间自动分发的需要。跨平台共用和信息在多网之间自动分发的需要。跨平台共用和信息在多网之间自动分发的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种物联网系统通信资源解耦与共用方法


[0001]本专利技术涉及一种物联网系统组网方法，特别是一种物联网系统通信资源解耦与共用方法。

技术介绍

[0002]有很多运行于机动环境的系统/平台，需要利用搭载在平台上的无线通信设备将它们链接起来，形成以网络为中心的物联网系统，通过端到端信息分发和“机器到机器”信息协作处理，实现体系化运用，如，海空联合探测系统、搜索救援系统等。
[0003]为了在复杂电磁环境下可靠交换信息，机动式系统/平台通常配备多种无线通信设备，作为平台任务系统与外界通联的手段，目前，通信资源都由本平台任务系统独占使用，而无线通信资源又是多种体制并存，如有V/U数据链、JTIDS数据链、机间链、宽带情报链、卫星链路等，各种系统/平台配备的通信资源不尽相同，当为了某项共同的目标，需要将地域分散的众多系统/平台组成一个以网络为中心的共同体联合运行时，就会面临以下问题：具有相同通信资源的某些系统/平台可以方便的组织在一个网内，而其他不同通信资源的系统/平台却难以入网，这样所有系统/平台就会因通信资源不同而形成多个独立的网络或孤点系统，难以形成一体化的体系运用能力，这是物联网系统组网要解决的重要问题。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种物联网系统通信资源解耦与共用方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，包括以下步骤：步骤1、基于异构资源分类分层的能力要素与关联关系定义；包括：步骤1
‑
1，将所述物联网全网资源按照功能分类分层；步骤1
‑
2，根据步骤1
‑
1中所述的分类分层，构建物联网全网资源的能力要素模型；步骤1
‑
3，根据步骤1
‑
2中所述的能力要素模型，构建各能力要素间的关联关系模型。
[0006]步骤2、基于虚拟终端和虚拟主机的异构通信资源一体化组网建模；步骤3、面向统一组网服务的系统及平台增量式集成架构设计；步骤4、以信息为中心的物联网系统组网服务运行机制设计。
[0007]有益效果：（1）本方法采用分层一体化网络架构，能充分利用现有通信资源，避免“宽
‑
窄、快
‑
慢、大
‑
小”不同网络混合组网的短板效应，骨干网保证了骨干节点之间大容量信息交换需求，战术网以广播分发为主，保证了大规模用户组网需要，边缘网保证了战术前沿信息交换高时敏性需要，三层网络平滑衔接，能有效支撑复杂任务下物联网系统的协同运行。
[0008]（2）本方法提出“能力借用”的网络组织新模式，通信资源不再由本平台任务系统
独占使用，可以开放给其他平台共用，某些成员即使没有足够的或合适的通信资源也可以“借道”加入所需网络，实现物联网系统的灵活组网运用。
[0009]（3）本方法建立面向统一组网服务的系统/平台增量式集成架构，组网服务单元具有共性产品特征，便于产品化转化和增量式集成，支持网络管理系统对全网能力要素的关联关系进行软件定义，使系统/平台能够快速融入任务共同体，系统拓扑结构与任务的动态变化能够快速适配。
[0010]（4）本方法设计的组网服务运行机制，将多种体通信资源虚拟成“一张网”，为平台任务系统提供单一接口，实现信息在多种通信网络之间自动分发、转发和接收整合处理，相当于增加了可选路由和冗余路由，增强了机动环境下组网系统的连通性和鲁棒性。
附图说明
[0011]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0012]图1是本专利技术基于“VTP
‑
VHP”的异构通信资源一体化组网模型示意图。
[0013]图2是本专利技术面向统一组网服务的系统/平台增量式集成架构示意图。
具体实施方式
[0014]本专利技术的具体实施过程如下：步骤1、基于异构资源分类分层的能力要素与关联关系定义（1）将物联网全网资源按照功能分为通信传输类、组网服务类、任务功能类，相应的形成网络层、服务层、应用层三个层级，作为物联网系统体系架构的三个层面，其中：网络层：包括微波通信、卫星通信、激光通信、战术数据链、协同控制数据链等通信传输资源，针对联合任务筹划、情报分发、战术协同、行动控制等业务特点，提供信息传输能力；服务层：包括网络管理服务、组网服务等资源，支持面向任务的异构资源一体化组网；应用层：包括平台任务系统、感知系统等资源，提供任务筹划、任务分配、情报侦察、行动指挥控制、效果评估等能力。
[0015]（2）定义物联网全网资源的3类能力要素模型，其中：通信传输能力要素模型（T）表示传输各类信息的能力，用三元组T=< S
T
,O
T
,C
T >表示，S
T
是空间属性，表示能力要素所在位置和执行任务过程中的运动轨迹信息，O
T
是组织属性，表示能力要素所在位置和执行任务时与其他能力要素的协同关系等组织关系，C
T
是能力属性，表示能力要素的各项能力指标，用三元组C
T =< C
TT
,C
TS
,C
TI >表示，C
TT
表示通信资源要素的种类，C
TS
表示通信资源要素的网络结构、传输协议等技术体制，C
TI
表示通信资源要素的传输距离、通信带宽、端到端响应时间等能力指标。
[0016]组网服务能力要素模型（N）表示在共同体（即物联网系统）中能够对多种通信资源承担一体化组网任务的能力，用三元组N=< S
N
,O
N
,C
N >表示，S
N
是空间属性，表示能力要素所在位置和执行任务过程中的运动轨迹信息，O
N
是组织属性，表示能力要素所在位置和执行任务时与其他能力要素的协同关系等组织关系，C
N
是能力属性，表示能力要素的各项能
力指标，用三元组C
N =< C
NT
,C
NS
,C
NI >表示，C
NT
表示组网服务资源要素的种类，C
NS
表示对应组网服务资源要素的状态，C
NI
表示对应组网服务资源要素的网络规划、网络控制等能力指标。
[0017]平台任务能力要素模型（P）表示在共同体中能够承担行动任务的能力，用三元组P=< S
P
,O
P
,C
P >表示，S
P
是空间属性，表示能力要素的初始位置和执行任务过程中的运动轨迹信息，O
P<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、基于异构资源分类分层的能力要素与关联关系定义；步骤2、基于虚拟终端和虚拟主机的异构通信资源一体化组网建模；步骤3、面向统一组网服务的系统及平台增量式集成架构设计；步骤4、以信息为中心的物联网系统组网服务运行机制设计。2.根据权利要求1所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤1中所述的基于异构资源分类分层的能力要素与关联关系定义，包括：步骤1
‑
1，将所述物联网全网资源按照功能分类分层；步骤1
‑
2，根据步骤1
‑
1中所述的分类分层，构建物联网全网资源的能力要素模型；步骤1
‑
3，根据步骤1
‑
2中所述的能力要素模型，构建各能力要素间的关联关系模型。3.根据权利要求2所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤1
‑
1中所述的将所述物联网全网资源按照功能分类分层，即将物联网全网资源按照功能类分为通信传输类资源、组网服务类资源和任务功能类资源，根据分类形成网络层、服务层和应用层三个层级，具体如下：网络层：即为所述物联网中的通信传输类资源，至少包括宽带微波通信、卫星通信、激光通信、战术数据链和协同控制数据链的通信传输类资源；所述网络层针对联合任务筹划、情报分发、战术协同以及行动控制业务的特点，提供信息传输能力；服务层：即为所述物联网中的组网服务类资源，至少包括网络管理服务和组网服务资源；所述服务层支持面向任务的异构资源一体化组网；应用层：即为所述物联网中的任务功能类资源，至少包括平台任务系统和感知系统资源；所述应用层提供任务筹划、任务分配、情报侦察、行动指挥控制以及效果评估能力。4.根据权利要求3所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤1
‑
2中所述的构建物联网全网资源的能力要素模型，包括：通信传输能力要素模型T、组网服务能力要素模型N以及平台任务能力要素模型P，具体如下：通信传输能力要素模型T：以网络层所有资源作为要素，表示传输各类信息的能力，用三元组T=&lt; S
T
,O
T
,C
T &gt;表示；其中，S
T
是空间属性，表示通信传输能力要素所在位置和执行任务过程中的运动轨迹信息；O
T
是组织属性，表示通信传输能力要素所在位置和组织关系，所述组织关系包括执行任务时与其他能力要素的协同关系；C
T
是能力属性，表示通信传输能力要素的各项能力指标，用三元组C
T =&lt; C
TT
,C
TS
,C
TI &gt;表示，其中，C
TT
表示通信传输类资源的种类，C
TS
表示通信传输类资源的技术体制，所述技术体制包括网络结构及传输协议，C
TI
表示通信传输类资源的能力指标，所述能力指标包括传输距离、通信带宽以及端到端响应时间；组网服务能力要素模型N：以服务层所有资源作为要素，表示在物联网系统中对通信传输类资源承担一体化组网任务的能力，用三元组N=&lt; S
N
,O
N
,C
N &gt;表示；其中，S
N
是空间属性，表示组网服务能力要素所在位置和执行任务过程中的运动轨迹信息；O
N
是组织属性，表示组网服务能力要素所在位置和组织关系，所述组织关系包括执行任务时与其他能力要素的协同关系；C
N
是能力属性，表示组网服务能力要素的能力指标，用三元组C
N =&lt; C
NT
,C
NS
,C
NI &gt;表示，其中，C
NT
表示组网服务类资源的种类，C
NS
表示组网服务类资源的状态，C
NI
表示对应组网服务类资源的能力指标，所述能力指标包括网络规划和网络控制；
平台任务能力要素模型P：以应用层所有资源作为要素，表示在物联网系统中承担行动任务的能力，用三元组P=&lt; S
P
,O
P
,C
P &gt;表示；其中，S
P
是空间属性，表示平台任务能力要素的初始位置和执行任务过程中的运动轨迹信息；O
P
是组织属性，表示平台任务能力要素所在位置和组织关系，所述组织关系包括执行任务时与其他能力要素的协同关系；C
P
是能力属性，表示平台任务能力要素的能力指标，用三元组C
N =&lt; C
PT
,C
PS
,C
PI &gt;表示，其中，C
PT
表示物联网系统中的各个平台的环境类型包括：陆、海、空和天，C
PS
表示所述平台能够承担的任务类型，C
PI
表示所述平台执行任务的能力指标。5.根据权利要求4所述的一种物联网系统通信资源解耦与共用方法，其特征在于，步骤1
‑
3中所述的构建能力要素间的关联关系模型，包括：通信传输能力要素与平台任务能力要素的关系NR、平台任务能力要素与通信传输能力要素的关系PR以及组网服务能力要素与平台任务能力要素的关系MR，具体如下：通信传输能力要素与平台任务能力要素的关系NR：用三元组NR=&lt;P
‑
N
NUM
,N
‑
P
NAME
,N
‑
P
ST &gt;表示；其中，P
‑
N
NUM
表示一个物联网系统内包含的通信传输能力要素的种类和数量；N
‑
P
NAME
表示每个通信传输能力要素中包含的平台能力要素列表；N
‑
P
ST
表示每个通信传输能力要素的状态，用三元组N
‑
P
ST =&lt; N
ID
,N
SIZE
,N
YN &gt;表示，其中，N
ID
表示通信传输能力要素对应的链路代号，N
SIZE
表示每个通信传输能力要素是IP宽带或无线窄带，N
YN
表示每个通信传输能力要素当前的可用或不可用状态；平台任务能力要素与通信传输能力要素的关系PR：用四元组PR=&lt; P
‑
P
NUM
,P
‑
N
NUE
,P
‑
N
SUM
,P
‑
N
ST &gt;表示；其中，P
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛亿，徐颖，曾凌川，杨毅，徐佳佳，费少聪，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：