[发明专利]一种空间网络的流量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及无线网络和最优化理论。

背景技术

随着航天任务不断向深空推进，传统的航天测控模式已不能满足信息传输的需要，以往点对点的传输方式独存的局面将不复存在。用户空间单元之间、中继卫星之间、用户空间单元与中继卫星之间的互联互通成为空间信息系统发展的必然趋势和要求，研究并建设包括地基测控网、天基测控网和深空测控网在内的空间信息传输系统势在必行，空间网络的结构如图1所示。

星际互联(IPN)按功能可分为：主干网、接入网、星座或编队飞行网络、近距无线网络。

主干网是一个负责信息传输与分发的高速宽带网络，主要由数据中继卫星系统、地面测控网、地面数据网和深空网等组成。主干网负贵传送用户空间单元的指令，注入数据、遥测信息及应用数据等。在确保安全性的前提下，该网络还可提供与地面互联网的接口。

接入网指用于空间单元和主干刚建立连接和信息交换的设各所构成的网络。

星座或小卫星编队飞行网络指协作飞行的空间单元，例如星座或卫星编队内用于交换数据的星间链路构成的网络。

在一些航天任务中，需要对不同类型的空间单元进行协调工作，如载人空间站与飞船的交会对接、火星轨道器与着陆器之间的释放和对接。如果完全依靠地面对多空间单元进行测量和控制，将会带来极大的开销。主干网节点只与执行该任务的一个或少数主空间单元之间建立链路，完成信息交换。而在主空间单元与其他空间单元之间建立的网络称之为近距无线网络。该网络的特点是作用距离短、耗费功率低、成本低、拆建方便，星际之间的路由和数据转发流程如图2和3所示。

因此有必要设计一种高效的流量控制机制，实现空间网络业务的稳定传输。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决空间网络的业务稳定传输问题。

本发明为解决上述技术问题提供一种空间网络的流量控制方法，其特征在于：

A、建立空间网络的流量控制模块； 

B、使用系统初始化模块获取空间网络系统的初始化条件和业务状态，然后将初始化信息发送给网络容量优化分配模块，并获得空间网络容量稳定最优分配的条件；

C、使用动态用户平衡点模块均衡新的业务流，并通过计算得到的业务流调整网络容量最优分配的业务控制参数; 

D、设置空间网络的流量控制结束的条件。

所述步骤A中，空间网络的流量控制模块由传输时间重计算模块、系统初始化模块、网络容量优化分配模块、动态用户平衡点模块、检验平衡点是否收敛模块和惩罚策略模块组成。

所述步骤B中，令

，其中为惩罚因子，，，使空间网络容量最优分配的点为

，为直连链路的容量，为链路的业务流，为权重系数，总的流程如图4所示。

所述步骤B中，空间网络容量稳定最优分配条件为网络容量优化模块提供优化点集合。当条件

满足时，空间网络容量实现稳定最优分配，其中为拉格朗日乘子，为空间网络容量利用率函数，为物理链路容量，为的增函数，为空间网络的路由集合，为空间网络的物理链路集合，并使用遗传算法得到最优解，如图5所示。

所述步骤C中，当步骤B完成时，获得当前动态用户均衡状态信息，当对下一个用户进行网络容量分配时，使用当前动态用户均衡状态信息作为下一个网络容量优化模块运行状态的初始化信息。，为业务流矢量，为网络中的数据信号矢量，为与业务流相对应的数据信号矢量。

所述步骤D中，设置流量控制结束的条件，其中为业务离开网络的时间间隔，为发送端和接收端对，为路由标识，为发送端和接收端对内被使用的路由集合，为在时间间隔中路由上的业务集合，为在时间间隔中路由上的业务传输时间，为在时间间隔中发送端和接收端对内所有的业务流，为在时间间隔中发送端和接收端对内最短路由的传输时间。

本发明的有益效果为：提供一种空间网络的流量控制方法，通过建立空间网络相应的流量控制功能模块和算法，实现了业务资源在空间网络中的高效可靠传输。

附图说明

图1为空间网络的结构示意图，其中地面基站，为通信车，为移动节点，为围绕地球的卫星。为围绕火星的卫星；

图2为星际之间的路由示意图；

图3为星际之间的业务转发示意图；

图4为总的工作流程示意图；

图5为使用遗传算法得到最优解流程示意图。