【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信，具体涉及一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、低轨道地球卫星，广泛应用于全球各地，目前已经有数千颗卫星在低地球区域轨道上运行。由于低轨道地球卫星高度较低，通信信号在地面站和卫星之间传输所需的功率和时间较少，减少了数据包传输延迟。当前，由低轨道卫星的巨型星座构成的卫星互联网，将会是连接6g的重要组成部分，它能够弥补陆地网络覆盖面小的缺陷，并通过与5g、6g网络进行融合，低轨卫星网络可以提供更加广泛和强大的无线连接。因此，低轨卫星网络是通信领域的又一次巨大飞跃，将为人类的生产和生活带来更多便利和机遇。然而，由于低轨卫星网络的高速率、多样化的服务且终端分布在不同的地区不同的卫星间距离以及空间不稳定的环境等因素，使其数据传输可靠性受到了很大的影响。使得低轨卫星网络的网络业务较为复杂，星间的链路切换也会造成数据损失。
2、公开号为cn114157337a的专利申请文件中，公开了一种基于时变图的低轨卫星星间切换预测方法，低轨道卫星系统中，卫星对用户的覆盖性使用时变图表征，所述时变图中节点集表示一段时间内覆盖用户的卫星，卫星对用户的覆盖关系采用弧集表征，切换选择关注的参数表征为权重值集合，并在此时变图的基础上预测路由切换路径。但是，其时变图仅考虑了卫星对用户的覆盖性，忽略了星间链路的其他有效参数，未关注数据传输的可靠性，从而产生了资源利用不充分，时延敏感性低以及数据包丢失的问题。
3、公开号cn115801093a的专利申请文件中，公开了一种保证卫星网络
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法、系统、设备及介质，通过构建可表征低轨卫星多维资源的时空属性的时变拓扑图，定义有效传输时段以及保护时隙，并根据不同的链路连通状态切换情况，构建相应的基于保护时隙的业务传输策略，能够预测业务传输的时延，避免星间链路切换时造成的丢包现象，降低了时间确定性网络分析与设计复杂度，以及提升了业务传输可靠性。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，包括以下步骤：
4、步骤一：构建可表征低轨卫星多维资源的时空属性的时变拓扑图；
5、步骤二：基于步骤一构建的可表征低轨卫星多维资源的时空属性的时变拓扑图，定义低轨卫星业务有效传输时段及保护时隙；
6、步骤三：对低轨卫星链路传播时延进行分析和计算，得到步骤二中定义的有效传输时段及保护时隙；
7、步骤四：基于步骤一构建的可表征低轨卫星多维资源的时空属性的时变拓扑图，根据低轨卫星的运动周期性和可预测性，将低轨卫星的运动周期分为n个时隙，表征每个时隙的链路连通状态，并标记时延、带宽资源；
8、步骤五：针对步骤四中不同的链路连通状态切换情况，构建相应的基于保护时隙的业务传输策略。
9、所述步骤一的过程如下：
10、将网络中的卫星描述为节点，而卫星之间的连通机会描述为相应的星间链路，卫星和地面节点之间的连通机会描述为相应的星地链路，同时，将时变的链路带宽及连通时间段按时间顺序刻画在对应的链路上，基于此，构建出连续时间时变图模型-连续时变图(ctg,continuous time-varying graph)，即ctg＝{v,e,t,wu,v(t),cu,v(t),nu,v(t)},v∈v,(u,v)∈e,t∈t，其中，v表示节点集合，e表示星间、星地链路的集合，t表示给定的时间范围，wu,v(t)表示t时刻链路(u,v)的链路带宽，cu,v(t)表示在给定时间范围t内节点u和v之间的所有连通时段集合，nu,v(t)表示t时刻链路的带宽利用率，表示t时刻的链路负载情况。
11、所述步骤二的过程如下：
12、在链路(a,b)上，在[t0,t2]时间段内，节点a和节点b是连通的，此时，业务在链路(a,b)上传输，若节点a到节点b间存在传播时延tab，则业务在链路(a,b)上的有效传输时间为t2-t0-tab，即有效传输时段为[t0,t'end]，其中t'end＝t0-tab；而在时间段[t'end,t2]上，链路(a,b)保持连通，节点a此时段不再发送业务，以保证[t0,t'end]时段上的业务完整传输至节点b，则称[t'end,t2]为链路(a,b)上的保护时隙。
13、所述步骤三的过程如下：
14、3.1，描述各个极轨卫星的实时位置；
15、极轨卫星在t时刻的位置为则任意一颗卫星的运动方程都可描述为：
16、
17、其中，r为极轨半径，θ为经度角，为纬度角；
18、将极坐标系转换为直角坐标系，计算两节点间的星间链路长度：
19、
20、3.2，计算星间链路的传播时延；
21、卫星节点vi与卫星节点vj间的链路距离为：
22、
23、则节点vi与节点vj间的传播时延为：
24、
25、其中，c为光速；
26、3.3，计算星地链路的传播时延；
27、地面节点与任意卫星节点的距离可以表示为：
28、
29、根据卫星运动规律及卫星覆盖时长，可以确定当前与地面节点连接的卫星节点为vi，此时d0i(t)＝min(d0j(t))；
30、设一地面节点的球坐标为其中r0为地球半径，θ0为地面节点经度角，为地面节点维度角；转换为直角坐标为：
31、
32、可得，地面节点v0与当前连接的卫星节点vi间的传播时延为：
33、
34、其中，c为光速。
35、所述步骤四的过程如下：
36、将卫星的运动近似的看为周期性圆周运动，卫星运动的每一个周期均匀分为n个时隙，每个时隙每条链路的通断情况使用0，1表示，0代表相应链路为断开，1代表相应节点为连通，并标记每条链路的时延、带宽资源。
37、所述步骤五的过程如下：
38、步骤5.1，将n个时隙拓扑图转化为链路状态时变图；
39、步骤5.2，使用路由算法计算一条路由路径；
40、步骤5.3，判断下一时隙路径是否发生中断，若下一时隙路径未发生中断，则在当前路径上继续发送，判断有效传输时段内业务发送停止，若业务发送未停止，则沿当前路径继续发送，若业务发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：所述步骤一的过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：所述步骤二的过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：所述步骤三的过程如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：所述步骤四的过程如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：所述步骤五的过程如下：
7.一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输系统，其特征在于：包括：
8.一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输设备，其特征在于：包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能够实现权
...【技术特征摘要】
1.一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：所述步骤一的过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：所述步骤二的过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，其特征在于：所述步骤三的过程如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于时变图的保证业务端到端时延的业务传输方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：俱莹，李文进，宋佳鑫，何辞，张亚生，董飞虎，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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