CN115276754B 一种基于栅格时延预测的卫星传输优化方法 （南京邮电大学）

号US2017214467A1,2017.07.27一种基于栅格时延预测的卫星传输优化方法本发明公开了一种基于栅格时延预测的卫2采用基于地理栅格和随机网络演算的卫星物联网业务建模分基于栅格时延保障，联合考虑任务的卸载决策、调度将问题P1解耦为基于栅格时延保障的公平资源分配子问题和任务卸载与调度决策子采用对偶上升法对公平通信与计算资源分配子问题进基于所述通信资源分配和计算资源分配，采用深度Q网络对任务卸载与调度决策子问ll3不应大于第l个时隙卫星n可分配的通信资源约束条件式(18b)保证第l个时隙卫星给用户m分配的计算资源不应大于第l个时隙卫星n可分配的计算资源约束条件式off为任务从用户卸载到接入星na的时延，包括传输等待时延τwait、传输时延a给用户m分配的通信资源，r""=d,mlc,输时延，只考虑返回的传播时延；如果处理结果可在接入星结束覆盖前返回用户，否则，r"=(dx+dm)lc,d.n为接入星na到切换星nh的最短路由距入星na通过星间链路卸载到处理星np的时延，r"=d,s,IC,d,m,为接入星na到处理星np返回接入星na，再由接入星返回给用户，如果处理结果可在接入星结束覆盖前返回用户，否则，d,n为处理星np到切换星nh的星间路由距离；4为第l个时隙卫星给各用户分配的通信资源；Xl＝{X1,l,X2,l,...,XN,l为第l个时隙卫星n可分配的通信资源和计算资源；s.t.表示约束条件，约束条件式(22a)保证第l个时隙卫星n给用户m分配的通信资源不应大于第l个时隙卫星n可分配的通信资源约束条件式(22b)保证用户m的链路时延不应大于基于SNC设定的栅格i的限定时延约束条件式(23a)保证第l个时隙卫星给用户m分配的计算资源不应大于第l个时隙卫星n可分件式(23b)保证用户m的链路时延不应大于基于SNC设定的栅56D(u.v,7)=A(xi(u.v,7),u,v,7)(29)4.根据权利要求1所述的卫星传输优化方法，其特征在于pro,l输入预训练好的深度Q网络；和分别为第l个时隙卫星的传输队列和处理队列中等待调度的任务总量；为第l个时隙本地从任务卸载和调度决策的角度定义第l个时隙的动作E-B,),其中D(n)为时延函数，P(D(n)＞x)表示时延超所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1至5任一项所述方法的78究与地理位置信息相关的业务模型是解决卫星物联网海量节点随机接入业务碰撞的重要[0009]将问题P1解耦为基于栅格时延保障的公平资源分配子问题和任务卸载与调度决9U,-n表示用户m的任务卸载至卫星n处理；为第l个时隙用户任务l和分别为第l个时隙从卫星n的传输和处理队列中调度的任务集合；源不应大于第l个时隙卫星n可分配的通信资源约束条件式(18b)保证第l个时隙卫星给用户m分配的计算资源不应大于第l个时隙卫星n可分配的计算资源约束条[0020]其中，为栅格i范围的用户m的任务从卫星n的传输队列中调度并分配通信资XN,l源c:不应大于第l个时隙卫星n可分配的通信资源c,:约束条件式(22b)保证用户m的链路时延不应大于基于SNC设定的栅格i的限定时延约束条件式(23a)保证第l个时隙卫星给用户m分配的计算资源不应大于第l个时隙卫星n可分配的计算资源约束条件式(23b)保证用户m的链路时延不应大于基于SNC设定的栅[0022]在一些实施例中，采用对偶上升法对公平通信与计算资源分配pro,l输入预训练好的深度Q网络；和分别为第l个时隙卫星的传输队列和处理队列中等待调度的任务总量；为第l个时隙本地[0057]从任务卸载和调度决策的角度定义第l个时隙的动作E-B,E小技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征[0077]将问题P1解耦为基于栅格时延保障的公平资源分配子问题和任务卸载与调度决是一种新型排队理论分析方法，该理论并不限定网络中业务到达和服务服某种特定分布，程表征的业务到达A(n),v>0,有有[0108]在卫星网络的场景中，服务随机性体现在MAC层多用户通过随机接入协议竞争信[0127](5)基于上述四步原理划分地理栅格，基于随机网络演算建立栅格业务到达模型内的用户m的任务k在基于SNC推导而设置的限定时延表示为该栅格业务建模与分的资源难以满足用户需求时，可以通过星间无线链路将任务卸载至周围其他卫星进行处任务k在基于SNC推导而设置的限定时延内完成并返回结果，即时，"=1,U-n表示用户m的任务卸载至卫星n处理；为第l个时隙用户任务l户分配的计算资源；和分别为第l个时隙卫星n可分配的通信和计算资源；和分别为第l个时隙从卫星n的传输和处理队列中调度的任务集[0139]约束条件式(18a)保证第l个时隙卫星给用户m分配的通信资源c:不应大于第l个时隙卫星n可分配的通信资源约束条件式(18b)保证第l个时隙卫星给用户m分配的计算资源不应大于第l个时隙卫星n可分配的计算资源约束条件式(18c)保证用户m[0141]完整的算法流程如图4所示，首先基于地理栅格划分和随机网络建模推导栅格业资源，即在己知任务卸载与调度决策的前提下，将通信与计算资源的分配问题建模为最=c"+t"⃞"(19)trans、传播时延τprop三部分，为接入星na给用户m分配的通信资源，(单跳或多跳)，由Dijkstra算法求得；τprocess包括任务在处理星的处理队列的等待时延pp结束覆盖前返回用户，否则，d,为处理域内，处在同一个地理栅格中的所有物联网设备节点实时选择优先级最高的卫星进行汇级准则选择优先级更高的卫星进行切换。如果任务处理结果未能在接入星结束覆盖前返[0166]其中，为栅格i范围的用户m的任务从卫星n的传输队列中调度并分配通信资CN,l},为第l个时隙卫星给各用户分配的通信资源；Xl＝{X1,l,分别为第l个时隙卫星n可分配的通信和计算资源。[0167]约束条件式(22a)保证第l个时隙卫星给用户m分配的通信资源c:不应大于第l个时隙卫星n可分配的通信资源c,:约束条件式(22b)保证用户m的链路时延不应大于基于SNC设定的栅格i的限定时延同理，约束条件式(23a)保证第l个时隙卫星给用户m分配的计算资源不应大于第l个时隙卫星n可分配的计算资源约束条件式(23b)保证用户m的链路时延不应大于基于SNC设定的栅星被占用的通信资源；Xl＝{X1,l,X2,l,...,XN,l}为第l个时隙卫星被占用的计算资源；和分别为第l个时隙卫星的传输队列和处理队列中等待调度的任务总量；为第l个时隙本地务卸载和调度决策的角度定义第l个时隙的动作d为第l个时隙在限制时延内完成的任务个数；Rd为任务在限制时延内完成的pro,l输入预训练好的深度Q网络；图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装[0227]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/