[发明专利]天基云雾计算架构的动态资源配置方法、系统和存储介质

说明书

本发明提供一种天基云雾计算架构下的动态资源配置方法、系统和存储介质。所述方法包括：对当前网络的状态参数进行感知，生成网络状态感知结果；根据网络状态感知结果，检测在当前网络拓扑结构下，各个节点和链路的流量情况、用户访问量以及每项应用对流量的耗费量，并对上述流量进行分类识别，以生成流量分类识别结果；根据流量分类识别结果，预测出基于地理位置、时间分布、接入密集程度的流量情况，并生成流量预测结果；根据流量预测结果，通过大数据分析平台可视化生成资源配置方案。本发明通过动态资源配置能够高效利用异构资源，满足天基时延敏感和大数据应用的需求，适应动态网络连接，保证服务流的可靠性，实现系统的负载均衡。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种天基云雾计算架构的动态资源配置方法、系统和存储介质。

背景技术

随着技术的发展和应用需求的多样化，传统的“烟囱式”发展的卫星技术存在的功能单一，相互孤立，运行严重依赖于地面等问题凸显，不能满足我国军事、经济和人民生活水平发展的迫切需求。天地一体化信息网络综合利用新型信息网络技术，充分发挥天基、地基等网络的优势，可以实现支撑国家重大战略行动，促进多元信息传输共享。卫星网络是天地一体化信息网络的重要组成部分，具有高、远、覆盖广的优势。

我国创新2030启动的重大工程“天地一体化信息网络”，目标就是要建成一个全球覆盖、按需服务的信息网络体系。在天地一体化信息网络重大项目中，采用“天网地网”架构，天基组网、天地互联，由天基骨干网、天基接入网和地基节点网构成，并可与地面互联网、移动通信网互联互通。天基骨干网主要由部署在GEO轨道的天基骨干节点通过星间链路高速互连而成，具备全球覆盖能力；天基接入网主要由布设在LEO轨道的星座构成，具备全球无缝的随遇接入和移动、宽带通信能力，也称为天基接入网低轨星座。基于空间激光通信的卫星光网络具有速率高、信息容量大的优势，是未来卫星中继与卫星组网的重要技术手段。

在天地一体化网络构想不断完善的同时，结合地面网络化技术的发展，特别是软件定义网络(Software Defined Network,SDN)/网络功能虚拟化(Network FunctionsVirtualization,NFV)，EC等技术的出现，加上人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术在近年来的快速发展，使得卫星网络也逐渐向智慧化、协同化、标识化发展，和从“以主机为中心”向“以信息为中心”过渡的趋势。

天基网络运用地基网络新兴技术的研究主要有：基于SDN/NFV/MEC的天地一体化网络研究，卫星网络与地面5G网络融合的研究，基于AI的卫星网络资源管理架构设计，天地一体化网络协议的研究，同时还有关于卫星网络链路的研究。SDN/NFV/MEC是5G移动通信的三大关键技术，同时AI技术在网络智能化应用上扮演着重要的角色，可见，对新兴网络技术的研究不仅有利于促进地面互联网，移动通信网的发展，对天地一体化信息网络的建设也发挥着举足轻重的作用。

在进行理论研究和仿真实现的同时，实验样机的研究和研制也在进行。2018年11月20日，由中国科学院软件研究所牵头研制的我国首颗专门用于验证软件定义卫星关键技术的试验卫星“天智一号”在酒泉卫星发射中心成功发射。天智卫星的发射成功，为发展天基智能提供了开放的试验平台，为商业航天发展、航天生态系统建设提供了助力，推动了传统卫星向平台化、软件化、智能化、虚拟化等方向演化。

在云计算(Cloud Computing,CC)模式中，用户终端(User Equipment,UE)可以通过运营商和核心网络(Core Network,CN)访问并利用高度强大的远程集中式CC中心的计算和存储资源，如图1所示。近年来，接入互联网的UE呈爆炸式增长，同时，新的物联网(Internet of Things,Io T)模式中，无数种具有广泛计算能力的异构设备将被互连。这也意味着网络负载将呈现不断增大的趋势，而线性增长的集中式CC能力无法匹配指数式增长的海量边缘数据。从边缘UE传输到CC中心的海量数据增加了网络传输带宽的负载量，并引入了高延迟。而且，数据传输造成能量有限的UE电能消耗较大。