CN113051003B - 卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统及存储介质 - Google Patents

卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统及存储介质 Download PDF

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CN113051003B CN202110302274.6A CN202110302274A CN113051003B CN 113051003 B CN113051003 B CN 113051003B CN 202110302274 A CN202110302274 A CN 202110302274A CN 113051003 B CN113051003 B CN 113051003B
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Abstract

本发明提供一种卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统及存储介质，所述卫星通信网络的计算任务卸载处理包括：卫星采集判决度量的计算参数集合；所述计算参数集合中包括多个用于计算判决度量的参数；卫星通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量，以获取判决结果；卫星根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的计算任务处理方式，并予以执行所述计算任务处理方式。本发明所述卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统、存储介质及卫星计算过程简单，复杂度低，对卫星和地面的交互信息需求小，对卫星的能量消耗较低。

Description

卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统及存储介质
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及一种处理方法及系统，特别是涉及一种卫星通信网络的任务卸载处理方法、系统及存储介质。
背景技术
随着星载计算平台技术的快速发展，卫星在轨处理能力将得到大幅提升。研究人员提出了卫星在轨计算概念，已验证可以大幅提高卫星自主决策能力。在实际应用中，卫星需要根据判决度量选择采用的计算任务处理方式。此外，卫星的能量主要来自太阳能充电，属于能量受限系统，因此，卫星需要采用低复杂度算法，提高卫星能量利用效率。
现有技术研究了卫星通信网络中的计算任务卸载方法，但尚未针对卫星能量受限问题(或虽然考虑了能量受限问题但未兼顾实时性)进行优化设计。现有方法存在计算复杂度较高，卫星能量开销大，且卫星与地面间需要进行较多的信息交互，时性较差等缺陷。
因此，如何提供一种卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统及存储介质，以解决上述缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统及存储介质，用于解决现有技术计算复杂度较高，卫星能量开销大，卫星与地面间需要进行较多的信息交互等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种卫星通信网络的任务卸载处理方法，包括：卫星采集判决度量的计算参数集合；所述计算参数集合中包括多个用于计算判决度量的参数；卫星通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量，以获取判决结果；卫星根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式，并予以执行所述任务处理方式。
于本发明的一实施例中，所述计算参数集合为
Figure BDA0002986784110000011
其中，w1和w2分别为计算任务处理时延和处理能耗的加权系数，取值为0和1之间的实数，且w1+w2＝1；
Figure BDA0002986784110000012
和
Figure BDA0002986784110000013
分别为计算任务处理时延和能耗的归一化参数；Pt为卫星的发射功率；B为卫星到地面站链路的传输带宽；ρ为地面站的接收信噪比；Pc为卫星计算功耗；η为卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源；f0是在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源；f1是卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源；L为计算任务处理前数据量，ε为计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值。
于本发明的一实施例中，所述计算参数集合中计算任务处理时延和处理能耗的加权系数、计算任务处理时延和能耗的归一化参数、卫星的发射功率、卫星到地面站链路的传输带宽、卫星计算功耗、卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源、在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源、计算任务处理前数据量计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值是卫星在轨时获取的参数和/或地面站的接收信噪比；所述计算参数集合中地面站的接收信噪比和/或卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源是地面站反馈至卫星的参数。
于本发明的一实施例中，通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量中判决度量的计算方式为：判决度量通过所述判决度量的计算参数集合中的参数转换而来的第一中间变量、第二中间变量及第三中间变量计算得到；判决度量等于第一中间变量除以第二中间变量及第三中间变量之和；其中，第一中间变量表示为δ1，第二中间变量表示为δ2，第三中间变量表示为δ3，判决度量表示为Δ。
于本发明的一实施例中，所述第一中间变量由在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0、计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值ε、计算任务处理时延的加权系数w1、计算任务处理能耗的加权系数w2、计算任务处理时延和能耗的归一化参数
Figure BDA0002986784110000021
和
Figure BDA0002986784110000022
及卫星的发射功率Pt计算得到；所述第二中间变量由计算任务处理时延的加权系数w1、计算任务处理时延的归一化参数
Figure BDA0002986784110000023
卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η、在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0及卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源f1计算得到；所述第三中间变量由计算任务处理能耗的加权系数w2、计算任务处理能耗的归一化参数
Figure BDA0002986784110000024
卫星计算功耗Pc及卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η计算得到。
于本发明的一实施例中，第一中间变量的一种计算方式为：
Figure BDA0002986784110000025
第二中间变量的一种计算方式为：
Figure BDA0002986784110000026
第三中间变量的一种计算方式为：
Figure BDA0002986784110000027
于本发明的一实施例中，所述根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式的步骤包括：计算卫星到地面站的数据传输速率；将数据传输速率与所述判决度量进行比较，以选择与该判决结果对应的任务处理方式。
于本发明的一实施例中，当数据传输速率小于等于所述判决度量时，选择卫星在轨处理计算任务方式为当前任务处理方式；当数据传输速率大于所述判决度量时，选择卫星将计算任务卸载到地面站，指示地面站处理计算任务方式为当前任务处理方式。
本发明另一方面提供一种卫星通信网络的计算任务卸载处理系统，包括：采集模块，用于采集判决度量的计算参数集合；所述计算参数集合中包括多个用于计算判决度量的参数；计算模块，用于通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量，以获取判决结果；选择模块，用于根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式，并通过执行模块执行所述任务处理方式。
本发明最后一方面提供一种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所述卫星通信网络的任务卸载处理方法。
如上所述，本发明所述的卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统及存储介质，具有以下有益效果：
本发明所述卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统及存储介质通过卫星根据采集的参数集合，在轨计算判决度量值，进一步比较传输速率和判决度量值的大小，根据比较结果选择计算任务处理方式。本发明计算过程简单，复杂度低，对卫星和地面的交互信息需求小，对卫星的能量消耗较低。
附图说明
图1显示为本发明的卫星通信网络的计算任务卸载应用场景示意图。
图2显示为本发明的卫星通信网络的计算任务卸载处理方法于一实施例中的流程示意图。
图3显示为本发明的卫星通信网络的计算任务卸载处理方法于一实施例中的原理结构示意图。
元件标号说明
1/2 卫星
10 地面站
3 卫星通信网络的计算任务
卸载处理系统
31 采集模块
32 计算模块
33 选择模块
34 执行模块
S21-S24 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种卫星通信网络的计算任务卸载处理方法，其特征在于，包括：
卫星采集判决度量的计算参数集合；所述计算参数集合中包括多个用于计算判决度量的参数；
卫星通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量，以获取判决结果；
卫星根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式，并予以执行所述任务处理方式。
以下将结合图示对本实施例所提的卫星通信网络的任务卸载处理方法进行详细描述。本实施例应用于卫星通信网络。所述卫星通信网络包括若干卫星及与之通信连接的地面站。所述卫星通信网络的计算任务卸载应用场景如图1所示，图1中包括卫星1，卫星2及卫星1和卫星2分别连接的地面站10。其中，卫星1和卫星2分别根据任务需求和链路状态等，选择合适的计算任务处理方式。
请参阅图2，显示为卫星通信网络的计算任务卸载处理方法于一实施例中的流程示意图。如图2所示，所述卫星通信网络的计算任务卸载处理方法具体包括以下步骤：
S21，卫星采集判决度量的计算参数集合；所述计算参数集合中包括多个用于计算判决度量的参数。
具体地，所述计算参数集合为
Figure BDA0002986784110000051
其中，w1和w2分别为计算任务处理时延和处理能耗的加权系数，取值为0和1之间的实数，且w1+w2＝1；
Figure BDA0002986784110000052
和
Figure BDA0002986784110000053
分别为计算任务处理时延和能耗的归一化参数；Pt为卫星的发射功率；B为卫星到地面站链路的传输带宽；ρ为地面站的接收信噪比；Pc为卫星计算功耗；η为卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源；f0是在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源；f1是卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源；L为计算任务处理前数据量，ε为计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值。
所述计算参数集合中计算任务处理时延和处理能耗的加权系数、计算任务处理时延和能耗的归一化参数、卫星的发射功率、卫星到地面站链路的传输带宽、卫星计算功耗、卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源、在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源、计算任务处理前数据量、计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值是卫星在轨时获取的参数和/或地面站的接收信噪比。
所述计算参数集合中地面站的接收信噪比和/或卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源是地面站反馈至卫星的参数。
S22，卫星通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量，以获取判决结果。
在本实施例中，通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量中判决度量的计算方式为：
判决度量Δ通过所述判决度量的计算参数集合中的参数转换而来的第一中间变量δ1、第二中间变量δ2及第三中间变量δ3计算得到；
判决度量等于第一中间变量出于第二中间变量及第三中间变量之和，即
Figure BDA0002986784110000054
所述第一中间变量δ1由在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0、计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值ε、计算任务处理时延和处理能耗的加权系数w1和w2、计算任务处理时延和能耗的归一化参数
Figure BDA0002986784110000055
和
Figure BDA0002986784110000056
及卫星的发射功率Pt计算得到。
具体地，所述第一中间变量δ1的一种计算方式为：
Figure BDA0002986784110000057
所述第二中间变量δ2由计算任务处理时延的加权系数w1、计算任务处理时延的归一化参数
Figure BDA0002986784110000061
卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η、在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0及卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源f1计算得到。
具体地，所述第二中间变量δ2的一种计算方式为：
Figure BDA0002986784110000062
所述第三中间变量δ3由计算任务处理能耗的加权系数w2、计算任务处理能耗的归一化参数
Figure BDA0002986784110000063
卫星计算功耗Pc及卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η计算得到。
具体地，所述第三中间变量δ3的一种计算方式为：
Figure BDA0002986784110000064
S23，卫星根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式。
具体地，所述S23包括以下步骤：
计算卫星到地面站的数据传输速率r。其中，r＝Blog2(1+ρ)。
将数据传输速率与所述判决度量进行比较，以选择与该判决结果对应的任务处理方式。
具体地，当数据传输速率小于等于所述判决度量(r≤Δ)时，选择卫星在轨处理计算任务方式为当前任务处理方式；
当数据传输速率大于所述判决度量(r＞Δ)时，选择卫星将计算任务卸载到地面站，指示地面站处理计算任务方式为当前任务处理方式。
S24，当数据传输速率小于等于所述判决度量时，执行在轨处理计算任务方式；当数据传输速率大于所述判决度量时，指示地面站，使地面站执行处理计算任务方式。
当上述卫星通信网络的计算任务卸载处理方法应用于如图1计算任务卸载应用场景时，任务卸载处理方法的步骤如下：
首先，卫星采集计算参数集合。卫星1和卫星2对应的参数集合取值如表1所示。
表1：卫星1和卫星2对应的参数集合取值表
Figure BDA0002986784110000065
Figure BDA0002986784110000071
接着，计算卫星1和卫星2的判决度量，以获取判决结果。
对于卫星1和卫星2：δ1＝1.2242×1011，δ2＝22.5，δ3＝100；因此，判决度量
Figure BDA0002986784110000072
然后，根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的计算任务处理方式。
对于卫星1：数据传输速率为r＝1.3839×109比特/秒；由于数据传输速率(r)大于判决度量(Δ)，因此卫星1将计算任务卸载到地面站，指示地面站，由地面站进行任务处理的方式；
对于卫星2：数据传输速率为r＝400×106；由于数据传输速率(r)小于判决度量(Δ)，因此，卫星2将采用在轨处理计算任务方式。
最后，卫星1将计算任务卸载到地面站，指示地面站，由地面站进行任务处理的方式。卫星2采用在轨处理计算任务的方式。
本实施例所述卫星通信网络的任务卸载处理方法通过卫星根据采集的参数集合，在轨计算判决度量值Δ，进一步比较传输速率和判决度量值的大小，根据比较结果选择计算任务处理方式。该方法计算过程简单，复杂度低，对卫星和地面的交互信息需求小，对卫星的能量消耗较低。
本实施例还提供一种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上述卫星通信网络的计算任务卸载处理方法。
在任何可能的技术细节结合层面，本申请可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本申请的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是(但不限于)电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。用于执行本申请操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、集成电路配置数据或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本申请的各个方面。
实施例二
本实施例提供一种卫星通信网络的计算任务卸载处理系统，包括：
采集模块，用于采集判决度量的计算参数集合；所述计算参数集合中包括多个用于计算判决度量的参数；
计算模块，用于通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量，以获取判决结果；
选择模块，用于根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式，并通过执行模块执行所述任务处理方式。
以下将结合图示对本实施例所提供的卫星通信网络的计算任务卸载处理系统进行详细描述。本实施例所述卫星通信网络的计算任务卸载处理系统应用于卫星。请参阅图3，显示为卫星通信网络的计算任务卸载处理系统于一实施例中的原理结构示意图。如图3所示，所述卫星通信网络的计算任务卸载处理系统3包括：采集模块31、计算模块32、选择模块33及执行模块34。
所述采集模块31用于采集判决度量的计算参数集合；所述计算参数集合中包括多个用于计算判决度量的参数。
具体地，所述计算参数集合为
Figure BDA0002986784110000091
其中，w1和w2分别为计算任务处理时延和处理能耗的加权系数，取值为0和1之间的实数，且w1+w2＝1；
Figure BDA0002986784110000092
和
Figure BDA0002986784110000093
分别为计算任务处理时延和能耗的归一化参数；Pt为卫星的发射功率；B为卫星到地面站链路的传输带宽；ρ为地面站的接收信噪比；Pc为卫星计算功耗；η为卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源；f0是在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源；f1是卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源；L为计算任务处理前数据量，ε为计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值。
所述计算参数集合中计算任务处理时延和处理能耗的加权系数、计算任务处理时延和能耗的归一化参数、卫星的发射功率、卫星到地面站链路的传输带宽、卫星计算功耗、卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源、在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源、计算任务处理前数据量、计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值是卫星在轨时获取的参数和/或地面站的接收信噪比。
所述计算参数集合中地面站的接收信噪比和/或卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源是地面站反馈至卫星的参数。
所述计算模块32用于通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量，以获取判决结果。
在本实施例中，所述计算模块32通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量中判决度量的计算方式为：
判决度量Δ通过所述判决度量的计算参数集合中的参数转换而来的第一中间变量δ1、第二中间变量δ2及第三中间变量δ3计算得到；
判决度量等于第一中间变量出于第二中间变量及第三中间变量之和，即
Figure BDA0002986784110000094
所述第一中间变量δ1由在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0、计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值ε、计算任务处理时延和处理能耗的加权系数w1和w2、计算任务处理时延和能耗的归一化参数
Figure BDA0002986784110000095
和
Figure BDA0002986784110000096
及卫星的发射功率Pt计算得到。
具体地，
Figure BDA0002986784110000097
所述第二中间变量δ2由计算任务处理时延的加权系数w1、计算任务处理时延的归一化参数
Figure BDA0002986784110000098
卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η、在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0及卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源f1计算得到。
具体地，
Figure BDA0002986784110000101
所述第三中间变量δ3由计算任务处理能耗的加权系数w2、计算任务处理能耗的归一化参数
Figure BDA0002986784110000102
卫星计算功耗Pc及卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η计算得到。
具体地，
Figure BDA0002986784110000103
所述选择模块33用于根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式。
具体地，所述选择模块33计算卫星到地面站的数据传输速率r；将数据传输速率与所述判决度量进行比较，以选择与该判决结果对应的任务处理方式。其中，r＝Blog2(1+ρ)。
具体地，当数据传输速率小于等于所述判决度量(r≤Δ)时，选择卫星在轨处理计算任务方式为当前任务处理方式；
当数据传输速率大于所述判决度量(r＞Δ)时，选择卫星将计算任务卸载到地面站，指示地面站处理计算任务方式为当前任务处理方式。
所述执行模块34用于当数据传输速率小于等于所述判决度量时，执行在轨处理计算任务方式；当数据传输速率大于所述判决度量时，指示地面站，使地面站执行处理计算任务方式。
需要说明的是，上述系统各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请所述方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本申请方法实施例相同，具体内容可参见本申请前述所示的方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
还需要说明的是，应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些单元可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，处理模块304可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述系统的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述系统的存储器中，由上述系统的某一个处理元件调用并执行以上处理模块304的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)；或，一个或多个微处理器(digital signal processor，简称DSP)；或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等；再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器；再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
本发明所述的卫星通信网络的计算任务卸载处理方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
本发明还提供一种卫星通信网络的计算任务卸载处理系统，所述卫星通信网络的任务卸载处理系统可以实现本发明所述的卫星通信网络的任务卸载处理方法，但本发明所述的卫星通信网络的任务卸载处理方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的卫星通信网络的任务卸载处理系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
综上所述，本发明所述卫星通信网络的计算任务卸载处理方法、系统及存储介质通过卫星根据采集的参数集合，在轨计算判决度量值，进一步比较传输速率和判决度量值的大小，根据比较结果选择计算任务处理方式。本发明计算过程简单，复杂度低，对卫星和地面的交互信息需求小，对卫星的能量消耗较低。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种卫星通信网络的计算任务卸载处理方法，其特征在于，包括：
卫星采集判决度量的计算参数集合；所述计算参数集合中包括多个用于计算判决度量的参数；其中，通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量中判决度量的计算方式为：判决度量通过所述判决度量的计算参数集合中的参数转换而来的第一中间变量、第二中间变量及第三中间变量计算得到；判决度量等于第一中间变量除以第二中间变量及第三中间变量之和；其中，第一中间变量表示为δ1，第二中间变量表示为δ2，第三中间变量表示为δ3，判决度量表示为Δ；所述第一中间变量由在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0、计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值ε、计算任务处理时延的加权系数w1、计算任务处理能耗的加权系数w2、计算任务处理时延和能耗的归一化参数
Figure FDA0003608412260000011
和
Figure FDA0003608412260000012
及卫星的发射功率Pt计算得到；所述第二中间变量由计算任务处理时延的加权系数w1、计算任务处理时延的归一化参数
Figure FDA0003608412260000013
卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η、在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0及卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源f1计算得到；所述第三中间变量由计算任务处理能耗的加权系数w2、计算任务处理能耗的归一化参数
Figure FDA0003608412260000014
卫星计算功耗Pc及卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η计算得到；
卫星通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量，以获取判决结果；
卫星根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式，并予以执行所述任务处理方式。
2.根据权利要求1所述的卫星通信网络的计算任务卸载处理方法，其特征在于，
所述计算参数集合为
Figure FDA0003608412260000015
其中，w1和w2分别为计算任务处理时延和处理能耗的加权系数，取值为0和1之间的实数，且w1+w2＝1；
Figure FDA0003608412260000016
和
Figure FDA0003608412260000017
分别为计算任务处理时延和能耗的归一化参数；Pt为卫星的发射功率；B为卫星到地面站链路的传输带宽；ρ为地面站的接收信噪比；Pc为卫星计算功耗；η为卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源；f0是在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源；f1是卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源；L为计算任务处理前数据量，ε为计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值。
3.根据权利要求2所述的卫星通信网络的计算任务卸载处理方法，其特征在于，
所述计算参数集合中计算任务处理时延和处理能耗的加权系数、计算任务处理时延和能耗的归一化参数、卫星的发射功率、卫星到地面站链路的传输带宽、卫星计算功耗、卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源、在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源、计算任务处理前数据量、计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值是卫星在轨时获取的参数；
所述计算参数集合中地面站的接收信噪比和/或卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源是地面站反馈至卫星的参数。
4.根据权利要求1所述的卫星通信网络的计算任务卸载处理方法，其特征在于，
第一中间变量的一种计算方式为：
Figure FDA0003608412260000021
第二中间变量的一种计算方式为：
Figure FDA0003608412260000022
第三中间变量的一种计算方式为：
Figure FDA0003608412260000023
5.根据权利要求1所述的卫星通信网络的计算任务卸载处理方法，其特征在于，
所述根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式的步骤包括：
计算卫星到地面站的数据传输速率；
将数据传输速率与所述判决度量进行比较，以选择与该判决结果对应的任务处理方式。
6.根据权利要求5所述的卫星通信网络的计算任务卸载处理方法，其特征在于，
当数据传输速率小于等于所述判决度量时，选择卫星在轨处理计算任务方式为当前任务处理方式；
当数据传输速率大于所述判决度量时，选择卫星将计算任务卸载到地面站，指示地面站处理计算任务方式为当前任务处理方式。
7.一种卫星通信网络的计算任务卸载处理系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集判决度量的计算参数集合；所述计算参数集合中包括多个用于计算判决度量的参数；其中，通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量中判决度量的计算方式为：判决度量通过所述判决度量的计算参数集合中的参数转换而来的第一中间变量、第二中间变量及第三中间变量计算得到；判决度量等于第一中间变量除以第二中间变量及第三中间变量之和；其中，第一中间变量表示为δ1，第二中间变量表示为δ2，第三中间变量表示为δ3，判决度量表示为Δ；所述第一中间变量由在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0、计算任务处理后数据量与处理前数据量的比值ε、计算任务处理时延的加权系数w1、计算任务处理能耗的加权系数w2、计算任务处理时延和能耗的归一化参数
Figure FDA0003608412260000031
和
Figure FDA0003608412260000032
及卫星的发射功率Pt计算得到；所述第二中间变量由计算任务处理时延的加权系数w1、计算任务处理时延的归一化参数
Figure FDA0003608412260000033
卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η、在卫星在轨处理方式下卫星分配给计算任务的计算资源f0及卫星将计算任务卸载到地面站时，地面站分配给计算任务的计算资源f1计算得到；所述第三中间变量由计算任务处理能耗的加权系数w2、计算任务处理能耗的归一化参数
Figure FDA0003608412260000034
卫星计算功耗Pc及卫星处理计算任务中单位数据所需要的计算资源η计算得到；
计算模块，用于通过所述判决度量的计算参数集合中的参数计算判决度量，以获取判决结果；
选择模块，用于根据所述判决结果，选择与该判决结果对应的任务处理方式，并通过执行模块执行所述任务处理方式。
8.一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，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述卫星通信网络的任务卸载处理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108319502A (zh) * 2018-02-06 2018-07-24 广东工业大学 一种基于移动边缘计算的d2d任务分配的方法及装置
CN109818669B (zh) * 2019-01-18 2021-04-27 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种基于虚拟化的卫星业务处理方法、系统和存储介质
CN110798858B (zh) * 2019-11-07 2023-04-25 华北电力大学（保定） 基于代价效率的分布式任务卸载方法
CN110855577A (zh) * 2019-11-15 2020-02-28 国网浙江省电力有限公司信息通信分公司 边缘计算任务卸载的判定方法、服务器及存储介质
CN111726826B (zh) * 2020-05-25 2024-03-19 上海大学 一种基站密集型边缘计算网络中的在线任务卸载方法
CN111818168B (zh) * 2020-06-19 2022-05-03 重庆邮电大学 一种车联网中自适应联合计算卸载与资源分配方法
CN111949409B (zh) * 2020-08-20 2024-03-29 全球能源互联网研究院有限公司 一种电力无线异构网中计算任务卸载方法及系统

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