【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低空智联网，具体涉及一种面向异质飞行器混合运行的低空智联网无线资源调度方法，以保证网络整体内的资源利用率与各子网络的负载均衡。
技术介绍
1、目前我国低空空域尚未形成统一的航空通信网络，通用航空和无人机产业的快速发展亟需构建高效的低空通信、监测和信息服务体系，即低空智联网。同时，低空智联网的建设依托通信卫星网络、移动公共网络及航空专用网络等多种异构网络，各类网络差异较大，很容易出现网络资源分配不公平和各类网络负载差异显著等问题，造成网络资源利用率降低，网络整体性能下降。
技术实现思路
1、因此本专利技术提出低空智联网网络架构和网络中无线资源调度方法，实现复杂异构网络场景下的高效资源分配。
2、面向异质飞行器混合运行的低空智联网无线资源调度方法，包括以下步骤：
3、首先，构建基于sdn的低空智联网网络架构
4、sdn的低空智联网网络体系架构，包括业务层、控制层和资源层三层组成，控住层将卫星网络、航空专网和移动公网接入地面核心网，同时将业务管理功能下放到网络边缘，将异构网络的带宽资源抽象成统一的虚拟资源池，并细化网络节点的虚拟网络功能，从而实现低空智联网的高效管理；
5、其中，业务层为通用航空器及地面管控系统提供飞行控制、导航定位、感知与避撞和空中交通管理等应用服务。
6、资源层将低空智联网中通信卫星网络、航空专用网络、移动公共网络异构网络的资源抽象成虚拟资源池，方便统一管理与调度。
7、控制层由接入
8、本专利技术采用基于负载均衡的无线资源调度方法，具体包括：
9、(1)低空智联网无线资源系统模型
10、将低空智联网中异构的各类网络的无线资源进行分析和建模，将各网络基站或波束的信道抽象无线资源成可统一量化。本将异构网络的带宽资源抽象成最大资源、已用资源和请求资源三种资源块，并将其转化为资源坐标图，计算各个维度的资源容量。然后在此基础上采用资源调度策略来分配网络中的无线资源。
11、假低空智联网某一运行场景由m类无线网络组成，将该场景下的无线资源定义为资源模型r，表示为：
12、r＝{r1,r2,…rm},ri∈r
13、r表示异构网络资源模型中的一个子网络资源模型。r定义为一个网络包含了n种资源，每个子网络资源模型包含的资源表示为：
14、
15、表示网络模型ri中n类资源块的个数,每个维度的资源可以通过映射函数转换为一个常数,bi表示网络模型ri一个资源块的带宽。针对业务资源请求和网络资源的时变特性，建立的多维网络资源模型，每个维度包括三个模块：
16、已用资源模块：
17、
18、表示网络资源模型中已经分配给业务的资源。
19、最大资源模块：
20、
21、表示各类网络最大可分配的资源容量，在网络模型中，最大资源模块数减去已用资源模块数可得剩余资源模块数。
22、资源请求模块：
23、
24、表示实时业务向各自维度网络的请求的资源块数量。
25、构架网络资源坐标图；
26、(2)无线资源调度策略
27、以建立的无线资源系统模型为基础，负载均衡资源调度策略的分配比例主要取决于网络资源的负载状况。基于负载均衡的无线资源调度问题建模为负载因子的优化问题，抽象为多约束非线性整数规划问题。定义为时刻t网络i已经分配的资源块数量，为网络i的可分配资源块的最大数量，不变的，两个量都是整数。和为网络i的基站或天线的最大功率及瞬时功率。α为资源负载在整体负载中所占比重，根据研究的侧重程度做出调整。负载因子目标优化问题写为：
28、
29、i＝{1,…,m}
30、根据网络的实际情况，优化的低空智联网系统的网络侧分流策略实现的问题，主要包含下面几个的约束条件：
31、约束条件1如下所示，其表示t时刻ri的值一定不大于网络i可提供资源块数量的最大值
32、
33、约束条件2如下所示，表示异构网络中子网络集合i中的所有的网络资源联合之后为航空器提供的带宽资源需要不少于所有航空器业务所需求的带宽。其中，bi为网络i中一个资源块能够提供的带宽资源，bneed为所有航空器业务请求的总带宽，用所有网络的资源块请求数量与带宽的乘积表示：
34、
35、同时在计算航空器实际获得的带宽时要将快衰落和阴影效应考虑在内，保证航空器业务qos。其中，ni为网络i的带宽利用效率，εi表示网络i的传输中各种损耗计算完成后带宽资源的损耗因子。
36、
37、约束条件3如下所示，为了保证低空智联网中网络带宽资源能够得到充分利用，设定当航空器获得的带宽资源达到需求的bneed后，业务qos就可以得到保障，不占用多余的带宽，把区域内剩余的网络资源分配给其他区域场景的航空器业务，以防其他区域航空器请求接入时出现带宽资源不足的现象，并提高网络的资源利用率。
38、
39、本专利技术提供的面向异质飞行器混合运行的低空智联网无线资源调度方法，针对低空领域通用航空器可用网络的异构性及通用航空业务的复杂性，构建了地面核心网融合通信卫星网络、移动公共网络及航空专用网络的网络场景，提出了由业务层、控制层和资源层三层组成的低空智联网网络架构；针对异构网络的资源调度问题，建立了低空智联网无线资源系统模型，将异构网络的无线资源抽象成资源块。建立负载均衡因子并将其作为资源调度的优化目标，将目标优化问题总结为多约束非线性整数规划问题，实现网络整体负载均衡的效果。
40、通过实验验证，基于负载均衡的无线资源调度方法能够保障异构网络各子网络的整体性能和负载均衡，仿真场景验证了基于负载均衡的资源调度策略的合理性。
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1.面向异质飞行器混合运行的低空智联网无线资源调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向异质飞行器混合运行的低空智联网无线资源调度方法，其特征在于，所述的低空智联网，为构建基于SDN的低空智联网网络架构；
3.根据权利要求2所述的面向异质飞行器混合运行的低空智联网无线资源调度方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.面向异质飞行器混合运行的低空智联网无线资源调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向异质飞行器混合运行的低空智联网无线资源调度方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张学军，肖越，张维东，
申请(专利权)人：成都福瑞空天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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