一种低轨卫星星座边缘协同缓存方法技术

技术编号:40460501 阅读:41 留言:0更新日期:2024-02-22 23:15
本发明专利技术公开了一种低轨卫星星座边缘协同缓存方法,包括:S1根据低轨卫星轨道运行信息,计算划分出具有稳定拓扑关系的时隙,构建低轨卫星系统边缘缓存场景的时隙拓扑图;S2建立低轨卫星节点具有缓存能力的天基网络场景下的边缘缓存模型,并将每个卫星节点的缓存决策建模为部分可见马尔可夫过程POMDP以便通过强化学习算法进行训练和优化;S3利用MAPPO多智能体强化学习方法训练各个节点的独立模型以实现边缘协同缓存策略的学习;S4按预定方式更新缓存状态和链路状态;S5、重复执行S3和S4直至缓存策略收敛以实现优化的低轨卫星系统边缘协同缓存策略。本发明专利技术在缩短用户请求延迟的同时提高了系统的总吞吐量。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及低轨道卫星网络的,特别涉及一种低轨卫星星座边缘协同缓存方法


技术介绍

1、现有工程技术中,卫星节点缓存方法沿用地面网络中的缓存方法,面对服务区域内用户对于不同内容的请求频次不同,学习文件的流行度分布从而将热门文件的副本有选择地缓存在边缘节点中,从而缩短用户请求文件的平均延迟。当前主要从以下两个方面来解决低轨道卫星星座中内容缓存问题:

2、1)通过感知用户实时发送的内容请求,采用被动式的缓存替换决策方式来对卫星边缘节点中保存的内容进行替换,这种方法在卫星高速运动的场景下容易产生大量的内容切换开销,耗费有限的通信资源。

3、2)通过为每个卫星边缘节点训练独立的缓存决策模型来实现缓存替换过程,主要是基于深度学习,强化学习等方法。然而现有工作以单颗卫星覆盖区域内的流行度分布作为边缘缓存参考基准,而没有考虑临近节点间的协作缓存方案,因此会导致相邻卫星缓存大量重复的热门文件,造成星上存储资源的浪费。

4、3)《cn115587266a一种空天地一体化互联网智能边缘缓存方法》其提出的方法首先将节点按照一定的聚类规则将节点划本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种低轨卫星星座边缘协同缓存方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的低轨卫星星座边缘协同缓存方法,其特征在于,步骤S1中,以低轨卫星节点以及地面基站节点为点集,卫星与卫星之间的链路和卫星与地面基站间的链路为边集,构建所述低轨卫星系统边缘缓存场景的时隙拓扑图。

3.如权利要求2所述的低轨卫星星座边缘协同缓存方法,其特征在于,通过切分完整时隙来保证时隙内节点拓扑稳定性,同时将链路剩余可用时间信息嵌入到系统状态中;定义整个系统的运行周期为完整时隙,将完整时隙均等地分为多个子时隙,在任意一个子时隙内,拓扑图的链路集不发生改变,即不存在星间的链路切换;对...

【技术特征摘要】

1.一种低轨卫星星座边缘协同缓存方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的低轨卫星星座边缘协同缓存方法,其特征在于,步骤s1中,以低轨卫星节点以及地面基站节点为点集,卫星与卫星之间的链路和卫星与地面基站间的链路为边集,构建所述低轨卫星系统边缘缓存场景的时隙拓扑图。

3.如权利要求2所述的低轨卫星星座边缘协同缓存方法,其特征在于,通过切分完整时隙来保证时隙内节点拓扑稳定性,同时将链路剩余可用时间信息嵌入到系统状态中;定义整个系统的运行周期为完整时隙,将完整时隙均等地分为多个子时隙,在任意一个子时隙内,拓扑图的链路集不发生改变,即不存在星间的链路切换;对于已建立的卫星星间链路,推算出链路剩余可用时间,将文件内容优先缓存到链路剩余可用时间更多的相邻节点上,以实现协同缓存。

4.如权利要求3所述的低轨卫星星座边缘协同缓存方法,其特征在于,当遇到非完整子时隙时,采用舍入的方式进行处理,将非完整的子时隙舍入为最接近的整数时隙。

5.如权利要求1-4任一项所述的低轨卫星星座边缘协同缓存方法,其特征在于,步骤s2中,所述将低轨卫星系统边缘缓存场景建模为部分可见马尔可夫过程pomdp,每颗卫星仅能感知到对应服务区域内产生的内容请求信息,对于区域内用户产生的内容请求,节点自行决策是否缓存。

6.如权利要求5所述的低轨卫星星座边缘协同缓存方法,其特征在于,奖励函数包括用户平均请求延迟的度量和内容冗余程度的度量,优化目标为最小化用户平均请求延迟和...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴鸣洲王智
申请(专利权)人:清华大学深圳国际研究生院
类型:发明
国别省市:

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