[发明专利]基于最小化最大传输时间的多波束负载均衡方法

权利要求书

1.一种空间信息网络中基于最小化最大传输时间的多波束负载均衡方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、针对某个GEO卫星，计算每个波束当前的归一化负载值和该卫星的平均归一化负载

GEO卫星的波束为N个；

第i个波束的归一化负载L_i为：B_{i_occupied}为波束i内被占用的信道数目；B_{i_total}为波束i的信道总数目；

平均归一化负载表示为：

步骤二、选出归一化负载值小于平均归一化负载值的波束，并记录满足条件的波束数目为M；

步骤三、针对满足条件的M个波束，分别计算每个波束用于初始分配的可用信道数目，并按从大到小的顺序排列；

步骤四、针对待传输的K个业务，判断业务数量是否小于等于波束数目M；如果是，进入步骤五，否则，进入步骤六；

步骤五、将K个业务按业务量从大到小排列为T₁＝{T₁¹,T₁²,…,T₁^K}，并与初始分配的可用信道数目排列表一一对应，将列表中业务一一对应到可用信道对应的波束中，进入步骤七；

步骤六、K个业务数量大于波束数目M，为多个业务共同分配一个波束进行传输；

具体为：

步骤601、将K个业务按业务量从大到小排列，选取排序为前M的业务，表示为T₁＝{T₁¹,T₁²,…,T₁^M}，并将已排序业务数目设为Q＝M；

步骤602、将剩余的K-Q个业务按业务量从大到小排序，表示为

步骤603、从集合T₂中依次选取元素，将当前元素所代表业务的业务量与集合T₁中业务量最小的业务相加，组成两个业务量之和的混合业务，替代集合T₁中的最小业务；

当前元素初始值为业务量最小的业务初始值为T₁^M；

步骤604、把混合业务的业务量与集合T₁中之前排序为前M-1个业务的业务量按照从大到小的顺序重新排序，更新集合T₁，并更新已排序的业务数目为Q＝Q+1；

步骤605、继续从集合T₂中依次选取下一个元素，返回步骤603；直至Q＝K结束；

排序为首位的业务进入可用信道数目最大的波束传输；排序为M的业务进入可用信道数目最小的波束，即业务与波束为一一对应的关系，则所有业务都已经分配波束；

步骤七、根据当前波束选择情况为业务分配信道，初始分配完成；

对于只有一个业务的波束，将可用的信道全部分配给该业务；对于多个业务共享的波束，按业务占比分配它们所共享波束可用的信道；

步骤八、根据每个业务信道占用情况分别计算各业务的传输时间；

第i个波束内传输第j个业务所产生的传输时间为t_ij：

T_ij为第i个波束内的第j个业务的业务量大小；B_ij为业务量T_ij所分配的信道数目；ρ是频谱利用效率；

步骤九、对比所有业务传输所需时间中最大值maxt_ij，并记录maxt_ij对应的业务以及波束；

步骤十、为maxt_ij对应的波束中对应的业务增加一个单位的带宽，重新计算最大传输时间maxt_ij'和归一化负载方差σ；

σ是N个波束的归一化负载的方差，用于表征负载均衡的程度；

步骤十一、判断是否满足maxt_ij'＜maxt_ij且σ＜δ，如果是，返回步骤九继续减小最大传输时间；否则，结束算法，上一次迭代的maxt_ij'为所求的最大传输时间；

δ是N个波束的归一化负载方差的门限值。

2.如权利要求1所述的一种空间信息网络中基于最小化最大传输时间的多波束负载均衡方法，其特征在于，所述的步骤三中：

针对第i个波束，用于初始分配的可用信道数目为：

将M个波束初始分配的可用信道数目从大到小排序，表示为