一种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构的制作方法

本发明属于卫星通信，具体涉及一种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构。

背景技术：

1、由于移动互联网和通信技术的飞速发展，全球的智能设备的增长规模急速扩大，传统的通信网络以及移动设备的处理能力已经无法满足人民日益增长的数据需求。

2、现有的地面移动通信覆盖技术，用户服务只能在某一区域获取，并且受到外界环境和通信技术的影响，地面通信网络的信号覆盖率占比为全球总面积的20％左右。近些年来越来越多的国家将战略转移到了卫星上，由于卫星通信的信号覆盖范围远远大于地面网络中的基站，并且卫星网络正在进入空天地综合信息传输网络的时代，其特点是全球覆盖、低时延和大宽带。

3、同时，新兴业务发展迅速，例如ar/vr等业务，需要将复杂的数据处理过程下沉到离用户很近的边缘，将大部分耗能设备安置在边缘服务器，为用户提供优质的服务体验。然而，由于海量的终端用户分布不均且部分区域数据量非常庞大，传统的云计算模式已经无法高效处理用户的请求并且能耗、带宽、安全及实时性方面的问题得不到保障，这迫切需要将流量进行分流，而移动边缘计算(mec)以低延迟、负载均衡、高效处理等特点，得到了越来越多的关注。

4、卫星通信和边缘计算可以实现完美的契合，通过将边缘计算服务器部署在卫星上，使卫星具有计算与存储资源的能力，然后与后端云数据中心相互配合，加速终端用户在网络中的各种服务项目的快速下载与上传，并且提供就近服务。这大大的降低了响应时延以及节省了带宽和消耗，满足了终端用户丰富的业务应用需求。同时，结合目前业界主流的一些边缘计算框架以及利用无线接入网，可以提供基于位置的服务、本地化服务和一些动态的实时服务等。

5、卫星边缘计算的网络架构中由三层空间段组成，具体包括：地面终端及设备为用户层，低轨卫星为边缘计算处理层，地球同步轨道卫星为控制中心层。此种架构模型摒弃了传统的卫星网络只能作为转发网络，将地面提交的请求任务通过卫星直接转发到后端云中心进行处理，没有考虑到数据能够在卫星计算处理的特点。进一步，在卫星上进行数据处理可以降低卫星链路的流量压力，能够显著地减小响应时延，满足了用户对低时延的要求。

6、虽然卫星边缘计算的网络架构具有巨大的潜在优势，但同时低轨卫星是高速运动的，星座网络拓扑会有周期性的变化，部署在卫星上的边缘计算服务器的移动性管理是新架构的一项关键问题。低轨卫星的高速移动会导致mec网络中的业务迁移或中断，它加快了业务迁移和切换的频率，频繁的迁移会带来大量资源的浪费且服务质量会下降，影响了整个卫星通信网络的稳定性。

7、因此，迫切需要一种技术来统一管理并记录卫星的状态以及当卫星拓扑在某一时刻与控制中心断开时，它能够进行自主的工作，进而为地面用户提供持续的服务。

技术实现思路

1、为了解决现有通信技术缺乏统一管理并记录卫星的状态以及当卫星拓扑在某一时刻与控制中心断开时，它能够进行自主的工作，进而为地面用户提供持续服务的问题。

2、本发明所述的一种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构，包括全局控制层和服务实施层，所述全局控制层包括主同步模块、资源编排模块、迁移决策模块、调度管理模块；所述主同步控制模块与迁移决策模块联通，所述迁移决策模块与资源编排模块联通，所述迁移决策模块与调度管理模块联通；所述服务实施层包括从同步模块、服务控制模块、调度实施模块、边缘计算系统，所述从同步控制模块与服务控制模块联通，服务控制模块与资源编排模块联通；服务控制模块与调度实施模块联通，所述从同步控制模块与主同步控制模块联通，所述调度管理模块与调度实施模块联通。

3、进一步的，所述全局控制层设置于高轨卫星上。

4、进一步的，所述服务实施层服务实施层部署在低轨卫星上。

5、进一步的，所述边缘计算系统包括计算模块、存储模块、网络模块。

6、本发明提供的这种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构，通过增加全局控制层、服务实施层，进一步优化和提升低轨星座宽带网络边缘计算架构的性能，可以应对低轨星座宽带网络拓扑和用户流量的高动态变化，有效地降低任务处理时延和带宽消耗，保障了用户所需服务的连续性，实现了高质量的网络服务。

7、以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构，其特征在于：包括全局控制层和服务实施层，所述全局控制层包括主同步模块、资源编排模块、迁移决策模块、调度管理模块；所述主同步控制模块与迁移决策模块联通，所述迁移决策模块与资源编排模块联通，所述迁移决策模块与调度管理模块联通；所述服务实施层包括从同步模块、服务控制模块、调度实施模块、边缘计算系统，所述从同步控制模块与服务控制模块联通，服务控制模块与资源编排模块联通；服务控制模块与调度实施模块联通，所述从同步控制模块与主同步控制模块联通，所述调度管理模块与调度实施模块联通。

2.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构，其特征在于：所述全局控制层设置于高轨卫星上。

3.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构，其特征在于：所述服务实施层服务实施层部署在低轨卫星上。

4.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构，其特征在于：所述边缘计算系统包括计算虚拟化资源、存储虚拟化资源、网络虚拟化资源。

5.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构，其特征在于：所述全局控制层包括调度决策平台、卫星网络控制平台；所述业务实施层包括业务监控平台、调度实施平台、边缘控制平台、虚拟化资源平台；所述虚拟化资源平台包括计算虚拟化资源、存储虚拟化资源、网络虚拟化资源；所述调度决策平台与卫星网络控制平台联通；所述卫星网络控制平台与调度实施平台联通；所述卫星网络控制平台与边缘控制平台联通；所述业务监控平台与调度决策平台联通；所述业务监控平台与调度实施平台联通；所述调度实施平台与边缘控制平台联通。

技术总结
本发明涉及一种基于边缘计算的卫星通信服务调度架构，包括主同步模块、资源编排模块、迁移决策模块、调度管理模块、从同步模块、服务控制模块、调度实施模块、边缘计算系统；主同步控制模块与迁移决策模块联通，迁移决策模块与资源编排模块联通，迁移决策模块与调度管理模块联通；从同步控制模块与服务控制模块联通，服务控制模块与资源编排模块联通；服务控制模块与调度实施模块联通，从同步控制模块与主同步控制模块联通，调度管理模块与调度实施模块联通；该调度架构优化和提升低轨星座宽带网络边缘计算架构的性能，可以应对低轨星座宽带网络拓扑和用户流量的高动态变化，保障了用户所需服务的连续性，实现了高质量的网络服务。

技术研发人员：李树磊,童冲,杜剑波,樊毅
受保护的技术使用者：天元瑞信通信技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13