一种融合网络中星地协作切换决策方法与装置

本发明属于移动通信。

背景技术：

1、随着地面移动网络和卫星通信技术的快速发展和部署，星地融合具有覆盖范围广的优势，能够满足偏远地区的通信需求，弥补地面网络的不足，逐渐成为当前的研究热点。星地融合网络中，卫星星座的设计具有轨道高度低，卫星数量大的特点，各颗低轨卫星的覆盖面也会在某种程度上重合，加上卫星环绕地球做高速运动，导致星地融合网络呈现出高动态的特点。为保证持续通信，终端需要频繁进行网络切换以保证服务的持续性。由于地面网络与卫星网络性能衡量标准的差异性，如何将不同类型网络切换性能衡量指标在同一维度下进行衡量，从而针对不同网络类型获得同一标准的切换衡量指标，以期达到减小融合网络拓扑异构性对星地切换性能的影响，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的目的在于提出一种融合网络中星地协作切换决策方法，用于实现融合网络的星地协作切换。

3、为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种融合网络中星地协作切换决策方法，包括：

4、采集地面网络与卫星网络的切换决策属性状态；

5、根据所述决策属性状态进行候选网络筛选，得到候选网络节点集合；

6、通过模糊学习对所述候选网络节点集合的切换开销进行计算，得到切换开销精确值；

7、根据所述切换开销精确值得到最优目的切换网络，根据所述最优目的切换网络进行切换。

8、另外，根据本发明上述实施例的一种融合网络中星地协作切换决策方法还可以具有以下附加的技术特征：

9、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述决策属性状态进行网络筛选，得到候选网络节点集合，包括：

10、利用进化算法思想，以候选网络状态为优化目标，对候选网络节点进行非支配排序，其中所述网络状态包括但不限于时延、带宽、丢包率；

11、根据用户业务类型调整业务权值，利用强支配关系对候选卫星网络节点与候选地面网络节点进行筛选，不满足所述强支配关系时采用所述非支配排序中最优解集中按照业务权值调整最大的目标进行排序，得到满足用户业务需求的候选网络节点。

12、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述模糊学习对所述候选网络节点集合的切换开销进行计算，得到最优目的切换网络，包括：

13、判断源网络与目的网络的网络类型，分别针对星地切换场景进行时间开销计算；其中所述网络类型包括卫星网络与地面网络，所述星地切换场景包括星-地切换、地-星切换、星-星切换、地-地切换。

14、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述判断源网络与目的网络的网络类型，分别针对星地切换场景进行时间开销计算，还包括：

15、判断终端当前接入源网络节点是否为卫星网络，当源网络节点为卫星网络，候选网络节点为卫星时，则通过源卫星网络节点与候选卫星网络节点之间的跳数计算切换时延，切换时延计算公式表示为：

16、

17、其中，ti，sat为第i颗卫星的切换时延，t0为候选卫星网络节点到终端的传输时延，ti，trans为源卫星网络节点到候选卫星网络节点的传输时延，n为源卫星网络节点到候选卫星网络节点所需跳数，为中转卫星节点s的处理时延，包括资源调度时延，数据处理时延；

18、当源网络节点为卫星网络，候选网络节点为地面网络时，则通过源卫星网络节点与候选地面网络节点距离计算切换时延，切换时延计算公式表示为：

19、ti，ground＝t0+ti，trans，

20、其中，ti，ground为第i个地面网络的切换时延，t0为候选地面网络节点到终端的传输时延，ti，trans为源卫星网络节点到候选地面网络节点的传输时延；

21、当源网络节点为地面网络，候选网络节点为卫星网络时，切换时延计算公式表示为：

22、ti，sat＝t0+ti，trans，

23、其中，ti，sat为第i个卫星网络的切换时延，t0为卫星网络到终端的传输时延，ti，trans为源地面网络节点到候选卫星网络节点的传输时延；

24、当源网络节点为地面网络，候选网络节点也为地面网络时，则通过源地面网络节点与候选地面网络节点间的跳数计算切换时延，切换时延计算公式可表示为：

25、

26、其中，ti，ground为第i个地面网络的切换时延，t0为候选地面网络节点到终端的传输时延，ti，trans为源地面网络节点到候选地面网络节点的传输时延,为中转地面网络节点s的处理时延。

27、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通过模糊学习对所述多个候选网络节点的切换开销进行计算，还包括：

28、将候选网络节点的切换开销参数通过隶属度函数进行模糊化处理，得到第一模糊值；其中，所述候选网络节点的切换开销参数包括时间开销、费用开销以及候选网络节点性能；

29、通过星地协作切换开销模糊推理对所述第一模糊值进行模糊推理，引入星地切换协作切换机制获得第二模糊值；

30、对所述第二模糊值通过重心法进行去模糊化处理获得所述候选网络节点的切换开销值。

31、进一步地，在本发明的一个实施例中，所述将候选网络节点的切换开销参数通过隶属度函数进行模糊化处理，包括：

32、将候选网络节点的切换开销参数用模糊语言集合进行描述，通过隶属度函数将切换开销参数映射为[0，1]区间上的值；其中，卫星候选网络节点与地面候选网络节点性能隶属度函数分别表示为：

33、

34、

35、其中，si(θ)为候选卫星网络i的仰角隶属度函数，si(m)为候选卫星网络i的空闲信道数隶属度函数，si(τ)为候选卫星网络i的可视时间隶属度函数,si(r)为候选卫星网络i的信号强度隶属度函数，ti(r)为候选地面网络i的信号强度隶属度函数，ti(l)为候选地面网络i的负载隶属度函数，ti(c)为候选地面网络i的覆盖范围隶属度函数，s(θ)为候选卫星网络仰角隶属度均值，s(m)为候选卫星网络空闲信道数隶属度均值，s(τ)为候选卫星网络可视时间隶属度均值,s(r)为候选卫星网络信号强度隶属度均值，s(r)为候选地面网络信号强度隶属度均值，t(l)为候选地面网络负载隶属度均值，t(c)为候选地面网络覆盖范围隶属度均值，为卫星与地面网络性能系数，用以衡量融合网络性能参数开销占比；卫星仰角性能系数卫星剩余信道数系数卫星网络信号强度系数地面网络信号强度系数地面网络负载系数地面网络覆盖范围系数

36、为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种融合网络中星地协作切换决策装置，包括以下模块：

37、采集模块，用于采集地面网络与卫星网络的切换决策属性状态；

38、筛选模块，用于根据所述决策属性状态进行候选网络筛选，得到候选网络节点集合；

39、计算模块，用于通过模糊学习对所述候选网络节点集合的切换开销进行计算，得到切换开销值；

40、决策模块，用于根据所述切换开销值选择最优目的切换网络节点，根据所得最优目的切换网络节点触发切换。

41、为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的一种融合网络中星地协作切换决策方法。

42、为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种融合网络中星地协作切换决策方法。

43、本发明实施例提出的融合网络中星地协作切换决策方法，针对卫星网络与地面网络的不同网络性能衡量参数在同一维度下进行模糊处理，从而针对不同网络类型获得同一标准的网络切换性能衡量指标，从而实现融合网络的星地协作切换。该方法切换判决时，首先通过数据采集分析模块收集卫星与地面网络侧的性能参数，将收集后的参数输入到候选网络节点筛选模块，由候选网络节点筛选模块根据用户业务需求筛选出候选网络节点集合。若候选网络节点集合中同时包含地面网络与卫星网络，则进入星地协作切换决策模块，该模块首先计算切换时间开销，然后对地面网络节点与卫星网络节点的性能参数进行模糊化处理获得隶属度衡量函数，并通过对切换开销模糊值推理获得候选目的网络节点的切换开销模糊值并对其进行去模糊化处理，从而获得不同类型候选目的网络节点切换开销的精确值，从而根据切换开销决策下一时刻最优切换方案并执行切换。若候选网络节点集合中不同时包含地面网络与卫星网络，则进入常规网络切换决策模块，决策出确定下一时刻的切换方案，并执行切换。