基于虚拟总线的分布式星群网络资源管理方法
【专利摘要】本发明涉及卫星通信领域的资源管理技术，公开了一种基于虚拟总线的分布式星群网络资源管理方法，包括：(1)将分布式星群网络中所有资源，包括频率、功率、时隙、波束、转发器、计算、存储以及天线等，通过虚拟总线在分布式注册服务中心汇总，形成统一的资源池，由特定的资源管理单元进行统一调度与分配；(2)用户发出资源申请，资源管理单元从资源池中按照某种准则设定资源分配策略，并将策略广播至各资源服务节点、用户和注册服务中心，资源服务节点按策略分配资源，注册服务中心通过虚拟总线更新资源池状态；(3)通信结束时，用户按照指定策略释放卫星资源。本发明将星群资源形成统一整体，易于达到网络资源的最优分配。
【专利说明】基于虚拟总线的分布式星群网络资源管理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星通信系统【技术领域】，尤其涉及一种分布式卫星通信资源分配与管 理的方法。
【背景技术】
[0002] 卫星通信有覆盖范围广、传输速率高、传输信道稳定、受地形影响小等特点，与短 波、超短波等其他通信系统相比具有显著的优势。以数据为核心的宽带多媒体业务高速发 展，对卫星通信系统提出了大容量、高带宽以及更高QoS保证能力的需求，而星载器件水平 和长寿命使用需求使得大型航天器的风险短期内难以回避。利用多颗小卫星和共轨协同技 术组成的分布式星群网络，可以有效的缓解卫星资源能力不足的现状。针对分布式星群网 络，如何高效整合和利用卫星资源成为影响系统性能的关键因素。
[0003] 分布式星群网络中不同业务类型申请对QoS要求存在很大差异，传统针对单颗卫 星、单个卫星网系的资源调度方法难以同时满足这些差异化的用户需求。另一方面，空间上 广域独立分布的卫星使得整个星群网络的资源存在较大的非均匀特性，资源孤岛的现象较 为严重。传统的分布式的无线资源管理与分配策略通常考虑单个用户需求，未考虑整个网 络中资源实际可用状况，这样的分配策略将导致一些局部质量较好的资源分配给了当前申 请，而一些全网内质量较好的资源被闲置，整个系统的频谱资源并没有得到有效的利用。
【发明内容】
[0004] 本发明的技术解决问题：针对现有技术的不足，提供一种基于虚拟总线的资源管 理方法，实现分布式星群网络资源的整体优化利用。
[0005] 本发明方法的具体步骤如下：
[0006] A1、初始化星群网络中的用户节点、资源服务节点、资源管理单元和资源注册服务 中心，由星群网络地面管理站按规则指定资源注册服务中心；
[0007] A2、星群网络中各资源服务节点按指定的信令格式，向资源注册服务中心注册当 前可用的资源信息，包括当前星群网络中在轨可提供服务的卫星位置，每颗卫星可用的天 线、频率、功率、时隙、码字、波束、转发器、计算和存储资源；资源注册服务中心将所有资源 进行汇总，形成统一的资源池，并将资源池状态送往资源管理单元；
[0008] A3、用户通过信令信道发起通信申请，资源管理单元接收到通信申请后，按照一定 的准则选择满足用户需求的资源组合为用户提供服务，将分配策略通过信令信道发送至用 户端，通过虚拟总线发送至各资源服务节点和资源注册服务中心；
[0009] A4、资源服务节点根据接收到的分配策略分配资源，资源注册服务中心更新可用 资源信息，用户在所分配的资源上进行通信；
[0010] A5、用户通信结束后，按照资源管理单元指定的策略释放资源，各资源服务节点向 资源注册服务中心更新资源状态；
[0011] A6、当有新的资源服务节点加入网络时或有资源退出网络时，通过虚拟总线向资 源注册服务中心注册或注销资源信息。
[0012] 优选地，所述的资源服务节点包含多星共轨组成星群的卫星和轨位独立的卫星。
[0013] 优选地，所述分布式星群网络中包含一个或多个资源管理单元，每个资源管理单 元可分配的资源为所述资源池中的所有资源，或者所述资源池中的部分资源，每个资源管 理单元所能管理的资源量相等或不等。
[0014] 优选地，所述分布式星群网络中包含一个或者多个资源注册服务中心，每个资源 注册服务中心负责所有资源服务节点的资源信息汇总；或者负责部分资源服务节点资源信 息汇总；或者按照资源类别分别进行资源信息汇总。
[0015] 优选地，所述的资源管理单元和资源注册服务中心是物理实体或逻辑实体。
[0016] 优选地，所述的资源分配策略包含所有可用轨位、天线、频率、功率、时隙、码字、波 束、转发器、计算和存储资源的任意组合。
[0017] 优选地，所述的一定的准则根据用户类型和业务类型来确定。
[0018] 优选地，所述的虚拟总线传输的信令格式基于IP协议体系，或则基于卫星专属协 议体系。
[0019] 优选地，所述的多个资源管理单元采用分级式管理方式，星群网络中存在一个指 定的一级资源管理单元和多个二级资源管理单元。
[0020] 优选地，所述的多个资源管理单元采用分布式管理方式。
[0021] 优选地，所述的多个资源注册服务中心采用分布式协同机制，资源注册服务中心 之间的数据库通过虚拟总线保持一致。
[0022] 优选地，所述的资源管理单元采取集中式的资源分配调度算法。
[0023] 优选地，所述的资源管理单元采取分布式的资源分配调度算法。
[0024] 本发明的优点在于：本发明将星群网络中的可用资源通过虚拟总线，构成统一的 资源池进行调配，从整个网络上全面衡量系统当前资源利用状况，并根据用户类型、业务类 型以及业务分布状态，采用分布式或集中式的资源调度机分配优化算法相结合，按某种准 则分配网络资源，满足用户通信需求，易于实现整体资源的最优分配，提升用户体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1所示为本发明资源管理方法总体的示意图；
[0026] 图2所示为本发明实施例的应用场景示意图；
[0027] 图3所示为本发明实施例的逻辑通联关系示意图；
[0028] 图4所示为本发明实施例中虚拟总线上传输帧格式示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0030] 如图1所示，本发明提出了一种基于虚拟总线的分布式星群网络资源管理方法， 主要包括：
[0031] A1、初始化星群网络中的用户节点、资源服务节点、资源管理单元和资源注册服务 中心，由星群网络地面管理站按规则指定资源注册服务中心；
[0032] A2、星群网络中各资源服务节点按指定的信令格式，向资源注册服务中心注册当 前可用的资源信息，包括当前星群网络中在轨可提供服务的卫星位置，每颗卫星可用的天 线、频率、功率、时隙、码字、波束、转发器、计算和存储资源；资源注册服务中心将所有资源 进行汇总，形成统一的资源池，并将资源池状态送往资源管理单元；
[0033] A3、用户通过信令信道发起通信申请，资源管理单元接收到通信申请后，按照一定 的准则选择满足用户需求的资源组合为用户提供服务，将分配策略通过信令信道发送至用 户端，通过虚拟总线发送至各资源服务节点和资源注册服务中心；
[0034] A4、资源服务节点根据接收到的分配策略分配资源，资源注册服务中心更新可用 资源信息，用户在所分配的资源上进行通信；
[0035] A5、用户通信结束后，按照资源管理单元指定的策略释放资源，各资源服务节点向 资源注册服务中心更新资源状态；
[0036] A6、当有新的资源服务节点加入网络时或有资源退出网络时，通过虚拟总线向资 源注册服务中心注册或注销资源信息。
[0037] 图2给出了本发明的一个实施例，包含8个卫星、2个卫星地面站和4个用户的分 布式星群网络，其中卫星1、卫星2和卫星3组成分布式星群1，卫星5、卫星6、卫星7和卫 星8组成分布式星群2。图3给出了图2分布式星群网络所对应的架构的逻辑示意图，图2 的每个卫星逻辑上均可等效为一系列卫星资源组合的资源服务节点，图2中的每个卫星地 面站逻辑上包含1个资源注册服务中心和1个资源管理单元。
[0038] 在本实施例中，初始化网络中的资源服务节点、资源注册服务中心和资源管理单 元。4个用户的通信业务需求如表1所示。
[0039] 表 1
[0040]
【权利要求】
1. 一种基于虚拟总线的分布式星群网络资源管理方法，其特征在于包括步骤： A1、初始化星群网络中的用户节点、资源服务节点、资源管理单元和资源注册服务中 也，由星群网络地面管理站按规则指定资源注册服务中也； A2、星群网络中各资源服务节点按指定的信令格式，向资源注册服务中也注册当前可 用的资源信息，包括当前星群网络中在轨可提供服务的卫星位置，每颗卫星可用的天线、频 率、功率、时隙、码字、波束、转发器、计算和存储资源；资源注册服务中也将所有资源进行汇 总，形成统一的资源池，并将资源池状态送往资源管理单元； A3、用户通过信令信道发起通信申请，资源管理单元接收到通信申请后，按照一定的 准则选择满足用户需求的资源组合为用户提供服务，将分配策略通过信令信道发送至用户 端，通过虚拟总线发送至各资源服务节点和资源注册服务中也； A4、资源服务节点根据接收到的分配策略分配资源，资源注册服务中也更新可用资源 信息，用户在所分配的资源上进行通信； A5、用户通信结束后，按照资源管理单元指定的策略释放资源，各资源服务节点向资源 注册服务中也更新资源状态； A6、当有新的资源服务节点加入网络时或有资源退出网络时，通过虚拟总线向资源注 册服务中也注册或注销资源信息。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的资源服务节点包含多星共轨组成 星群的卫星和轨位独立的卫星。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式星群网络中包含一个或多个 资源管理单元，每个资源管理单元可分配的资源为所述资源池中的所有资源，或者所述资 源池中的部分资源，每个资源管理单元所能管理的资源量相等或不等。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式星群网络中包含一个或者多 个资源注册服务中也，每个资源注册服务中也负责所有资源服务节点的资源信息汇总；或 者负责部分资源服务节点资源信息汇总；或者按照资源类别分别进行资源信息汇总。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的资源分配策略包含所有可用轨位、 天线、频率、功率、时隙、码字、波束、转发器、计算和存储资源的任意组合。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的一定的准则根据用户类型和业务 类型来确定。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的虚拟总线传输的信令格式基于IP 协议体系，或则基于卫星专属协议体系。
8. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的多个资源管理单元采用分级式或 分布式管理方式，星群网络中存在一个指定的一级资源管理单元和多个二级资源管理单 JL〇
9. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的多个资源注册服务中也采用分布 式协同机制，资源注册服务中也之间的数据库通过虚拟总线保持一致。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的资源管理单元采取集中式或分布 式的资源分配调度算法。
【文档编号】H04B7/185GK104467945SQ201310418942
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】何元智, 黄勤飞, 于全, 韩寒, 林 源 申请人:中国人民解放军总参谋部第六十一研究所