卫星网络控制器部署方法、设备、存储介质及程序产品技术

本发明专利技术涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种卫星网络控制器部署方法、设备、存储介质及程序产品。方法包括：获取卫星网络在目标时刻的网络拓扑信息，其中，所述卫星网络具有空间均匀性，所述网络拓扑信息包括至少一个卫星的卫星位置信息；基于所述卫星位置信息，确定目标控制器的部署个数；基于所述卫星位置信息和所述部署个数，确定每一个所述目标控制器的部署位置信息；确定每一个所述目标控制器对应的控制区域，其中，所述目标控制器用于基于所述空间均匀性，控制任一时刻在对应的所述控制区域内的所述卫星。本发明专利技术用以解决现有技术中分时间片动态部署控制器占用大量处理资源的缺陷，实现更简洁地部署控制器，减少处理资源的占用。占用。占用。

【技术实现步骤摘要】
卫星网络控制器部署方法、设备、存储介质及程序产品


[0001]本专利技术涉及航空航天
，尤其涉及一种卫星网络控制器部署方法、设备、存储介质及程序产品。

技术介绍

[0002]目前关于软件定义卫星网络(Software
‑
Defined Satellite Network，SDSN)的研究大多数都集中在对SDSN的网络架构上的研究，即如何设计数据层、控制层、应用层，以及如何在卫星网上实现南北向协议，这些研究都是从工程实践上去研究如何将软件定义网络(Software Defined Network，SDN)同卫星网结合起来，但很少研究SDN中最关键的控制器部署问题(Controller Placement Problem，CPP)，而只是把时间切片法，即将数据层和控制层都部署在同一卫星网上，把卫星运动周期分为多个时间片，并对每个时间片使用基于K
‑
means的地面网络的控制器部署策略，作为验证架构可行性的方案。K
‑
means是一种常用的聚类算法。
[0003]但是，基于时间切片的SDSN控制器部署算法的时间复杂度较高，并且其本质是将一个动态的网络按时间分割成一个个静态的网络，然后认为在每个时间片内，网路的结构不会变化，并用静态网络拓扑的SDSN控制器部署算法去解决CPP问题，该方法可以用于一般的动态网络，但过程比较繁琐并且计算代价高，而且对每个时间片，都得重新确定地面控制器的位置，并重新部署，因此会占用大量处理资源，增加处理时间，甚至导致控制延迟等问题出现。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种卫星网络控制器部署方法、设备、存储介质及程序产品，用以解决现有技术中分时间片动态部署控制器占用大量处理资源的缺陷，实现更简洁地部署控制器，减少处理资源的占用。
[0005]本专利技术提供一种卫星网络控制器部署方法，包括：获取卫星网络在目标时刻的网络拓扑信息，其中，所述卫星网络具有空间均匀性，所述网络拓扑信息包括至少一个卫星的卫星位置信息；基于所述卫星位置信息，确定目标控制器的部署个数；基于所述卫星位置信息和所述部署个数，确定每一个所述目标控制器的部署位置信息；确定每一个所述目标控制器对应的控制区域，其中，所述目标控制器用于基于所述空间均匀性，控制任一时刻在对应的所述控制区域内的所述卫星。
[0006]根据本专利技术提供的一种卫星网络控制器部署方法，所述基于所述卫星位置信息，确定目标控制器的部署个数，包括：获取预先设定的至少一个候选个数，其中，所述候选个数为虚拟控制器的个数；分别基于每一个所述候选个数对应的所述虚拟控制器进行如下处理：基于所述卫星位置信息，聚类得到每一个所述虚拟控制器的虚拟位置信息，以及确定每一个所述虚拟控制器对应的所述卫星；根据所述卫星位置信息和所述虚拟位置信息，获取每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器的传输时延；计算每一个所述卫星对应的所述传
输时延的平均值，并将所述平均值作为所述候选个数对应的平均时延；将最小的所述平均时延对应的所述候选个数，作为所述部署个数。
[0007]根据本专利技术提供的一种卫星网络控制器部署方法，所述根据所述卫星位置信息和所述虚拟位置信息，获取每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器的传输时延，包括：根据所述卫星位置信息和所述虚拟位置信息，获取每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器之间的距离，其中，所述距离与每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器的传输时延呈正相关关系；根据所述距离和所述正相关关系，获取每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器的所述传输时延。
[0008]根据本专利技术提供的一种卫星网络控制器部署方法，所述部署个数为K，其中，K为等于或大于1的整数；所述基于所述卫星位置信息和所述部署个数，确定每一个所述目标控制器的部署位置信息，包括：根据所述部署个数，获取K个所述目标控制器的初始位置信息；根据K个所述初始位置信息和所述卫星网络中所述卫星的所述卫星位置信息，确定K个卫星簇，其中，一个所述卫星簇包括至少一个所述卫星；分别对每一个所述卫星簇进行聚类，获得每一个所述卫星簇对应的候选位置信息；分别计算每一个所述卫星簇中，所述卫星与对应的所述候选位置信息所在的目标控制器之间，数据传输的候选平均时延；将最小的所述候选平均时延对应的所述候选位置信息，作为第一目标控制器的部署位置信息；确定K
‑
1大于0后，更新卫星网络，其中，更新后的所述卫星网络不包括最小的所述候选平均时延对应的所述卫星簇；更新所述K为K
‑
1，根据更新后的所述卫星网络中所述卫星的卫星位置信息，确定第二目标控制器的部署位置信息。
[0009]根据本专利技术提供的一种卫星网络控制器部署方法，所述根据K个所述初始位置信息和所述卫星网络中所述卫星的所述卫星位置信息，确定K个卫星簇，包括：基于K个所述初始位置信息和所述卫星网络中所述卫星的所述卫星位置信息，将距离每一个所述卫星最近的所述目标控制器，作为所述卫星对应的所述目标控制器；将每一个所述目标控制器对应的所述卫星作为一个卫星簇。
[0010]根据本专利技术提供的一种卫星网络控制器部署方法，所述确定每一个所述目标控制器对应的控制区域，包括：对于每一个所述目标控制器进行如下处理：获取所述目标控制器在卫星运动球面的投影点；计算所述投影点，与所述目标控制器对应的所述卫星簇中每一个所述卫星之间的投影距离；将以最大的所述投影距离为半径，以所述投影点为中心的圆形区域，作为所述目标控制器对应的所述控制区域。
[0011]本专利技术还提供一种卫星网络控制器部署装置，包括：获取模块，用于获取卫星网络在目标时刻的网络拓扑信息，其中，所述卫星网络具有空间均匀性，所述网络拓扑信息包括至少一个卫星的卫星位置信息；个数确定模块，用于基于所述卫星位置信息，确定目标控制器的部署个数；位置确定模块，用于基于所述卫星位置信息和所述部署个数，确定每一个所述目标控制器的部署位置信息；区域确定模块，用于确定每一个所述目标控制器对应的控制区域，其中，所述目标控制器用于基于所述空间均匀性，控制任一时刻在对应的所述控制区域内的所述卫星。
[0012]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述卫星网络控制器部署方法的步骤。
[0013]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述卫星网络控制器部署方法的步骤。
[0014]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述卫星网络控制器部署方法的步骤。
[0015]本专利技术提供的卫星网络控制器部署方法、设备、存储介质及程序产品，获取卫星网络在目标时刻的网络拓扑信息，该网络拓扑信息包括卫星网络中至少一个卫星的卫星位置信息。然后根据卫星位置信息，确定目标控制器的部署个数，确定每一个目标控制器的部署位置信息，以及每一个目标控制器对应的控制区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星网络控制器部署方法，其特征在于，包括：获取卫星网络在目标时刻的网络拓扑信息，其中，所述卫星网络具有空间均匀性，所述网络拓扑信息包括至少一个卫星的卫星位置信息；基于所述卫星位置信息，确定目标控制器的部署个数；基于所述卫星位置信息和所述部署个数，确定每一个所述目标控制器的部署位置信息；确定每一个所述目标控制器对应的控制区域，其中，所述目标控制器用于基于所述空间均匀性，控制任一时刻在对应的所述控制区域内的所述卫星。2.根据权利要求1所述的卫星网络控制器部署方法，其特征在于，所述基于所述卫星位置信息，确定目标控制器的部署个数，包括：获取预先设定的至少一个候选个数，其中，所述候选个数为虚拟控制器的个数；分别基于每一个所述候选个数对应的所述虚拟控制器进行如下处理：基于所述卫星位置信息，聚类得到每一个所述虚拟控制器的虚拟位置信息，以及确定每一个所述虚拟控制器对应的所述卫星；根据所述卫星位置信息和所述虚拟位置信息，获取每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器的传输时延；计算每一个所述卫星对应的所述传输时延的平均值，并将所述平均值作为所述候选个数对应的平均时延；将最小的所述平均时延对应的所述候选个数，作为所述部署个数。3.根据权利要求2所述的卫星网络控制器部署方法，其特征在于，所述根据所述卫星位置信息和所述虚拟位置信息，获取每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器的传输时延，包括：根据所述卫星位置信息和所述虚拟位置信息，获取每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器之间的距离，其中，所述距离与每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器的传输时延呈正相关关系；根据所述距离和所述正相关关系，获取每一个所述卫星与对应的所述虚拟控制器的所述传输时延。4.根据权利要求1所述的卫星网络控制器部署方法，其特征在于，所述部署个数为K，其中，K为等于或大于1的整数；所述基于所述卫星位置信息和所述部署个数，确定每一个所述目标控制器的部署位置信息，包括：根据所述部署个数，获取K个所述目标控制器的初始位置信息；根据K个所述初始位置信息和所述卫星网络中所述卫星的所述卫星位置信息，确定K个卫星簇，其中，一个所述卫星簇包括至少一个所述卫星；分别对每一个所述卫星簇进行聚类，获得每一个所述卫星簇对应的候选位置信息；分别计算每一个所述卫星簇中，所述卫星与对应的所述候选位置信息所在的目标控制器之间，数据传输的候选平均时延；将最小的所述候选平均时延对应的所述候选...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，张家宁，孙萌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：