【技术实现步骤摘要】
本申请涉及异构资源管理，具体而言，涉及一种空天地一体化网络管控平台。
技术介绍
1、空天地一体化网络（sagin）提供了一个全面的连接解决方案，确保超越地理限制和物理障碍的全球覆盖。它采用多层架构，增强了网络冗余和可靠性，增强了系统的弹性和容错能力，这对于支持需要高数据速率的计算密集型服务特别有益。然而，在如此大规模和动态的网络中物理资源的异构性带来了资源高效管理与调度的重大挑战。
2、现有的空天地一体化网络的资源管理方法主要有以下三种：第一种是基于软件定义网络与网络功能虚拟化实现的；第二种是基于图模型实现的；第三种是基于强化学习实现的。
3、第一种方法通常旨在优化特定sfc的部署，调整静态网络中sfc以平衡资源消耗和运营开销之间的权衡。现有技术往往仅仅侧重于sdn的灵活转发和nfv的网络部署，一是忽略了sagin中的节点、链路异构性，vnf 部署中尚未有效考虑不同传输模式引入的差异延迟，导致资源调度效果不佳；二是现有架构主要面向地面网络中sfc约束的流路由策略，此种场景下sdn管控方法通常基于静态网络拓扑，无法适用于在动态网络中的资源管理。
4、第二种方法中，快照图将时变分割为更小的时间粒度，每个时段都要进行建模与存储，开销很大；普通的时间扩展图能将网络时变特性表述，但在建模sagin这种大规模网络上缺乏可扩展性，难以表征异构节点；时间聚合图存储开销低，但由于用连续序列表征离散数值，精度有所欠缺。
5、第三种方法将vnf部署到合适的节点上并有效地路由数据流，通常存在两个问题，一是
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种空天地一体化网络管控平台，用以解决了现有技术存在的上述问题，可轻量化、高效的管理空天地一体化网络中的资源。
2、本申请提供了一种空天地一体化网络管控平台，该平台可以包括：获取系统、计算系统、部署系统和管控系统；
3、所述获取系统，用于获取空天地一体化网络中待处理的应用任务和网络拓扑信息；其中，所述空天地一体化网络包括航空设备运行的空层和卫星运行的天层，所述空天地一体化网络中的节点包括所述空层的任一航空设备和所述天层的任一卫星；
4、所述计算系统，用于利用层次化时间扩展图模型，对所述网络拓扑信息进行处理，生成部署vnf功能模块的约束条件；基于所述应用任务和所述约束条件，确定部署vnf功能模块的部署方案；其中，所述vnf功能模块的部署方案包括部署所述vnf功能模块的空层和/或天层的目标节点；
5、所述部署系统，用于基于所述部署方案，得到应用服务网络；
6、所述管控系统，用于基于所述待处理的应用任务，对所述应用服务网络进行控制。
7、在一个可选的实现中，所述获取系统，还用于获取处理所述应用任务所需的目标资源；
8、所述网络拓扑信息包括：所述空天地一体化网络的网络拓扑结构和各节点的实时资源。
9、在一个可选的实现中，所述计算系统，具体用于：利用层次化时间扩展图模型，基于所述网络拓扑信息生成部署vnf功能模块的约束条件；基于所述目标资源和所述各节点的实时资源，生成部署vnf功能模块的目标函数；基于所述约束条件和所述目标函数，得到多个部署vnf功能模块的初始部署方案；从所述初始部署方案中，筛选得到满足预设条件的vnf部署方案。
10、在一个可选的实现中，所述计算系统，还具体用于：
11、基于各目标资源和所述各节点的实时资源，利用标准微分规则计算得到所述目标函数的梯度；
12、将所述目标函数的梯度，投影到各初始部署方案上，得到各初始部署方案对应的投影梯度；
13、若任一投影梯度满足预设阈值，则将所述投影梯度对应的初始部署方案作为vnf部署方案。
14、在一个可选的实现中，所述计算系统，还具体用于若各初始部署方案对应的投影梯度均不满足预设阈值，则触发所述获取系统重新获取所述空天地一体化网络新的网络拓扑信息。
15、在一个可选的实现中，所述计算系统，还具体用于：
16、将所述空天地一体化网络划分为多个连续的时间区间，得到所述空天地一体化网络的层次化时间扩展图模型；
17、基于所述层次化时间扩展图模型，分析任一时间区间内所述空天地一体化网络的网络拓扑结构，得到所述空天地一体化网络的链接路径和通道模型；
18、基于所述链接路径、通道模型和各节点的实时资源，得到部署所述vnf功能模块的约束条件。
19、在一个可选的实现中，所述实时资源，包括：实时通信资源和实时流量资源；
20、所述约束条件，包括：通信约束条件和流量约束条件。
21、在一个可选的实现中，所述部署方案还包括各目标节点的目标链接路径；
22、所述部署系统，具体用于将所述vnf功能模块部署在所述空层和/或天层相应的目标节点上；基于所述目标链接路径为各目标节点建立链接；基于建立链接后的各目标节点，得到应用服务网络。
23、本申请利用面向异构节点层次化时间扩展图模型，在空天地一体化网络内部署vnf功能模块，并管理空天地一体化网络中的异构资源（如无人机、卫星等异构节点，以及空-地、星-地、星间等异构链路），整合了网络中各节点的存储，计算和通信资源。
24、本申请构建了三层协同的空天地一体化网络管控平台，不仅考虑了卫星和航空设备的不同属性，实现了不同类型的资源的有效调度；同时，通过有选择的激活节点子集的策略，提高了资源协调的效率，降低了资源协调的开销，使其成为sagin固有的大规模优化问题的高效管控方案。
25、本申请基于信任区域自适应更新的连续正则化投影牛顿算法将投影梯度法与信任区域法相结合，在快速收敛和鲁棒稳定性之间实现了有效的平衡；通过利用信任区域更新策略并在每次迭代时自适应地调整时间步长，不仅能收敛到全局最优，同时显着降低计算复杂度，提高了管控的效率以及复杂度。
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1.一种空天地一体化网络管控平台，其特征在于，包括：获取系统、计算系统、部署系统和管控系统；
2.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述获取系统，还用于获取处理所述应用任务所需的目标资源；
3.如权利要求2所述的平台，其特征在于，所述计算系统，具体用于：利用层次化时间扩展图模型，基于所述网络拓扑信息生成部署VNF功能模块的约束条件；基于所述目标资源和所述各节点的实时资源，生成部署VNF功能模块的目标函数；基于所述约束条件和所述目标函数，得到多个部署VNF功能模块的初始部署方案；从所述初始部署方案中，筛选得到满足预设条件的VNF部署方案。
4.如权利要求3所述的平台，其特征在于，所述计算系统，还具体用于：
5.如权利要求4所述的平台，其特征在于，所述计算系统，还具体用于若各初始部署方案对应的投影梯度均不满足预设阈值，则触发所述获取系统重新获取所述空天地一体化网络新的网络拓扑信息。
6.如权利要求3所述的平台，其特征在于，所述计算系统，还具体用于：
7.如权利要求2所述的平台，其特征在于，所述实时资源，包括：实
8.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述部署方案还包括各目标节点的目标链接路径；
...【技术特征摘要】
1.一种空天地一体化网络管控平台，其特征在于，包括：获取系统、计算系统、部署系统和管控系统；
2.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述获取系统，还用于获取处理所述应用任务所需的目标资源；
3.如权利要求2所述的平台，其特征在于，所述计算系统，具体用于：利用层次化时间扩展图模型，基于所述网络拓扑信息生成部署vnf功能模块的约束条件；基于所述目标资源和所述各节点的实时资源，生成部署vnf功能模块的目标函数；基于所述约束条件和所述目标函数，得到多个部署vnf功能模块的初始部署方案；从所述初始部署方案中，筛选得到满足预设条件的vnf部...
【专利技术属性】
技术研发人员：何文吉，李旭，姚海鹏，李吉良，王富，张琦，葛洪武，忻向军，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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