一种面向异构卫星网络资源优化分配的轻量化容器管理方法

本发明涉及卫星通信，具体设计一种面向异构卫星网络资源优化分配的轻量化容器管理方法。

背景技术：

1、随着卫星通信技术的快速发展，卫星数据传输任务变得越来越重要。为了有效地管理和优化卫星数据的传输，当前卫星数据传输提高通信速度和质量的方法有多种，其中高通量卫星(hts)技术通过多点波束和频分复用技术提高了数据传输的容量，也就是通过增大带宽提高传输速度；另一种方法通过在低轨和中轨上卫星星座的部署，通过增加卫星数量来提高通信的全球覆盖能力和降低传输时延。这两种方法虽然能够有效提高传输速度，但仍存在明显的缺点，限制了优化的上线，hts技术中存在卫星通信带宽需求的持续增长与有限的频谱资源之间的矛盾，卫星制造和发射成本依然较高，限制了卫星的数量，导致中低轨卫星星座存在数量上限。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提出了一种面向异构卫星网络资源优化分配的轻量化容器管理方法，旨在使用卫星异构网络聚合终端连接多种类型的网络，选用多个网络进行数据传输，以此减小传输时延提高通信速度。该方法适用于地卫通信中可以通过多个通信网络连接双端的情况。

2、一种面向异构卫星网络资源优化分配的轻量化容器管理方法，其特征在于包括以下步骤：

3、步骤1.1、计算使用当前卫星异构网络聚合终端已连接到的通信网络的发送文件t最小时延所要将该文件划分的对应的分包比例(xi)；

4、假设当前卫星异构网络聚合终端可连接n种网络、文件t的大小为m、文件t分割后的信息包数为n、分包比例为xi、误码率为pi；

5、则每个信息包的大小m为采用lt码对数据进行编码，每个信息包都需要增加额外的参数值；定义单个信息包的编码参数值为a，则每个编码分组中所需的附加参数信息大小为an；由于卫星传输链路不稳定，因此还需要在编码分组中添加校验信息，以确定单个数据包是否正确传输；为每个编码分组添加一个循环冗余校验，校验码大小为b字节，因此得出单个编码数据分组的大小为(m+an+b)，每条数据的大小必须满足

6、m+an+b≤h        (1)

7、其中h是mac层协议中单个数据帧中数据部分的最大值；

8、卫星网络中数据的传输过程中存在时延，包括传输时延、链路时延和处理时延；传输时延是发送端开始发送数据帧到接收端接收到完整数据帧所需的总时间，表示为tt＝(m+an+b)/r，其中r表示发送端与接收端之间的数据传输速率；链路的往返时延表示为d；处理时延是数据编码和解码所需的时间,表示为tp＝βm，其中β是数据编解码的计算能力，单位为ms/mb，是处理1mb数据所需的时间；

9、在传输过程中，编码后的数据包具有冗余信息；单个编码分组在第i个网络传输失败的概率pi表示为

10、pi＝1-(1-pi)8(m+an+b)       (2)

11、接收端接收到的编码分组数量为ns，ns＝xin(1+ε)，其中ε是冗余；接收端预期接收到的编码分组数量是ζi(1-pi)，其中ζi为发送的编码分组数量；编码分组数量期望的公式表示为

12、

13、则单个网络的总传输时延的期望值δi表示为

14、

15、总时延是耗时最久的网络的时延，表达式如下

16、

17、其中，d为链路往返时延；

18、总传输时延期望最小化即求

19、

20、i＝1,2…n的最大值的最小化

21、对δi求导有

22、

23、易得导数大于零，则总传输时延期望为最大分包比例所传输的网络时延

24、总传输时延期望最小化的问题相当于

25、

26、由于总传输时延期望δi是关于xi的递增关系，要求不同网络传输时延期望最大值的最小化，即要求各个网络的传输时延期望相同；

27、δ1＝δ2＝…＝δi＝…δn       (9)

28、假设

29、

30、又由于

31、

32、因此解得，分包比例为

33、

34、步骤1.2、根据对应的分包比例，可知各个分包的大小，结合已知的每个通信网络的误码率，计算出从该网络发送该分包的丢包率。

35、每个容器对应一个卫星通信网络，作为向该网络进行数据传输的容器调用方法。

36、每次发送小包数据时生成一个随机数，根据随机数的所属范围调用容器使用对应卫星通信网络进行数据传输的方法。

37、与上述两种卫星数据传输优化方法相比较，开拓另一个优化卫星数传性能的方法，与传统的单网络通道通信手段相比能够明显降低数据传输的时延。

技术特征：

1.一种面向异构卫星网络资源优化分配的轻量化容器管理方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1中所述的容器管理方法，其特征在于：每个容器对应一个卫星通信网络，作为向该网络进行数据传输的容器调用方法。

3.根据权利要求1中所述的容器管理方法，其特征在于：每次发送小包数据时生成一个随机数，根据随机数的所属范围调用容器使用对应卫星通信网络进行数据传输的方法。

技术总结面向异构卫星网络资源优化分配的轻量化容器管理方法涉及卫星通信技术领域。本发明利用卫星异构网络聚合终端连接多种网络，通过实时侦测当前接入的每个网络的状态，包括带宽、时延、误码率等信息，计算出每个网络的分包比例，选择多个网络进行数据传输，以减少传输时延并提高通信速度。技术研发人员：徐晓斌,王怡,王龙云,李硕朋,方娟受保护的技术使用者：北京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20