CN114374425B - 一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，包括终端向节点发送计算业务调度请求消息；节点接收计算业务调度请求消息，节点将计算业务调度请求响应消息发送给终端；终端接收计算业务调度请求响应消息；根据计算业务调度请求响应消息的取值，将计算业务配置消息发送给节点；节点接收计算业务配置消息，将计算业务资源分配消息发送给终端；终端接收计算业务资源分配消息；终端根据计算业务资源分配消息的内容，在通信资源上将计算业务的数据发送给节点；节点计算业务的数据处理。本发明的方法终端和节点间的计算业务资源请求提供了有效的信令设计和信令消息交互流程，为降低终端能耗和提升计算效率等系统优化提供了重要的信令设计。

Description

一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法。
背景技术
随着卫星在轨技术的快速发展，卫星载荷的计算能力得到了很大的提升。卫星网络除了能够为传统的通信业务提供服务外，还可以利用其计算资源完成在轨数据处理，从而有效支持卫星网络的计算业务服务需求。典型的计算业务需求场景包括，卫星物联网中的在轨远程控制、卫星应急通信场景下的特定区域图像识别、以及基于卫星的智能车联网在轨数据处理等。
现有技术方案对于传统通信业务的信令流程研究十分丰富，方案也相对成熟。然而，一方面，现有的无线通信系统主要角色是将信息从源端搬运到目的端，主要服务于通信业务，不涉及计算业务。因此现有无线通信系统的标准(如3GPP)尚未针对计算业务设计专门的信令和流程。相对而言，针对计算业务的信令设计和相关的信令交互流程都有待进一步研究。
另一方面，计算业务处理在传统的有线系统(如节点和节点之间存在光纤连接)或集中式的云计算中较为常见，但有线系统或云计算(服务器和服务器之间也可看做是有线连接)不需要复杂的信令和流程处理。意味着其计算业务服务方式无法直接应用于无线通信系统(卫星系统也是无线通信系统的一种)。
计算业务的处理流程与通信业务的处理流程有较大不同。在计算业务中，卫星收到来自终端的计算业务后，需要按照计算业务属性配置为计算业务提供一定的计算资源，用以对计算业务的数据进行计算和分析，并按照需求将计算结果(而非计算业务的原始数据)发送到预定的目的地。针对终端计算业务的资源请求和资源分配问题，如何设计合理有效的信令消息格式以及终端和卫星之间的消息交互流程，对于提高计算业务的执行效率、降低终端能耗等系统优化问题具有重要意义。
在现有卫星系统中，主流的技术标准包括欧洲电信标准化协会 (EuropeanTelecommunications Standards Institute，ETSI)的数字视频广播 (Digital VideoBroadcasting，DVB)系列标准(具体参见【ETSI EN 302 307-2, Digital VideoBroadcasting(DVB)；Second Generation Framing Structure, Channel Coding andModulation Systems for Broadcasting,Interactive Services, News Gathering andother Broadband Satellite Applications；Part 2:DVB-S2 Extensions(DVB-S2X)】)、以及第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership，3GPP)的非地面网络(Non-Terrestrial Networks，NTN)技术标准(具体参见【3GPP TR 38.821,v16.0.0,Solutionsfor NR to support non-terrestrial networks(NTN),Dec.,2019】)。这些相关标准给出了在卫星系统中，终端和卫星之间建立通信链路、并进行通信业务数据传输的技术方案，关键技术包括物理层波形、多用户多址接入、无线资源管理等相关的信令和流程等。但现有标准尚未针对计算业务的服务需求定义相关的资源请求及资源分配流程，相关工作需要进一步研究。
此外，文献【D.Zhu,H.Liu,T.Li,etc,Deep Reinforcement Learning-based TaskOffloading in Satellite-Terrestrial Edge Computing Networks,2021IEEE WirelessCommunications and Networking Conference (WCNC).】提出了一种基于边缘计算的计算业务处理方法。在所提方法中，终端的计算业务可以选择上传给卫星进行数据处理，也可以选择通过卫星透明转发给地面云计算中心进行数据处理。所提方法利用深度强化学习方法求解了如何选择两种计算方式，以及在计算业务上传过程中，多个终端之间的通信带宽资源分配问题。所提方法虽然优化选择了计算模式和通信资源分配等相关参数，但并未设计相应的计算资源请求和通信计算双重资源分配的消息交互过程，在应用于实际系统时需要额外的信令和流程设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，以为实现终端和计算节点间的计算业务资源请求和资源分配提供了有效的信令和流程设计。
为了实现上述目的，本发明提供一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，包括：
S1：终端在计算业务到达后，判断是否需要将计算业务上传给计算节点进行数据处理，如果需要上传，则终端向已经建立无线连接的计算节点发送计算业务调度请求消息，计算业务调度请求消息用于表征终端存在需要上传的计算业务；
S2：计算节点接收来自终端的计算业务调度请求消息，随后计算节点结合自身的资源状态的使用程度，判断是否接受终端的计算业务调度请求，根据判断结果得到计算业务调度请求响应消息的取值，随后计算节点将计算业务调度请求响应消息发送给终端；
S3：终端接收来自计算节点的计算业务调度请求响应消息；根据计算业务调度请求响应消息的取值，若计算业务调度请求响应消息的取值为真，则终端将计算业务配置消息发送给计算节点，计算业务配置消息用于表征终端需要上传的计算业务的配置信息，用以辅助计算节点为所述计算业务进行资源分配；否则，结束流程；
S4：计算节点接收来自终端的计算业务配置消息，根据计算业务配置消息的内容及自身的资源状态，为终端的计算业务分配相应的资源，资源分配完成后，计算节点将计算业务资源分配消息发送给终端，计算业务资源分配消息用于表征分配给终端的计算业务的资源的信息；
S5：终端接收来自计算节点的计算业务资源分配消息；终端根据计算业务资源分配消息的内容，在其指定的通信资源上将计算业务的数据发送给计算节点；
S6：计算节点接收到计算业务并完成计算业务的数据处理后，进行计算结果的后续处理。
优选地，所述计算业务调度请求消息的指示方法包括：计算业务调度请求消息中包含1个信息比特，当比特取值为1时，指示终端存在需要上传给计算节点的计算业务调度请求。
优选地，在所述步骤S2中，若判断结果为接受，则计算节点将计算业务调度请求响应消息的取值设置为真；否则，说明判断结果为拒绝，则计算节点将计算业务调度请求响应消息的取值设置为否。
优选地，所述计算业务配置消息仅仅包含计算业务的比特量这个信元；或者，所述计算业务配置消息包含计算业务的比特量这个信元以及以下可选信元中的至少一种：计算业务类型、计算业务的时延需求、计算业务的计算量需求、计算结果返回指示、终端的能量状态以及终端的计算能力；其中，所述计算业务配置消息采用信元类型和信元的信息比特来表示每个可选信元的消息格式：或者，每个可选信元的消息格式中仅包含信元的信息比特。
优选地，所述计算业务配置消息包括计算结果返回指示这个可选信元；根据计算业务配置消息中的计算结果返回指示，进行计算结果的后续处理；若计算结果返回指示为真，计算节点将计算结果返回给终端，否则，计算节点不将计算结果反馈给终端。
优选地，所述计算业务资源分配消息仅仅包含计算节点分配给终端的计算业务的通信资源的信息，或者同时包含分配给终端的计算业务的通信资源的信息和分配给终端的计算业务的计算资源的信息。
另一方面，本发明提供一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，包括：
S1’：终端在计算业务到达后，判断是否需要将计算业务上传给计算节点进行数据处理，如果需要上传，则终端向已经建立无线连接的计算节点发送计算业务调度请求消息和计算业务配置消息，计算业务调度请求消息用于表征终端存在需要上传的计算业务，计算业务配置消息用于表征终端需要上传的计算业务的配置信息；
S2’：计算节点接收来自终端的计算业务调度请求消息和计算业务配置消息，随后计算节点根据计算业务配置消息的内容及自身的资源状态的使用程度，判断是否接受终端的计算业务调度请求，根据判断结果得到计算业务调度请求响应消息的取值并确定是否发送计算业务资源分配消息，随后计算节点将得到的消息发送给终端；
S3’：终端接收来自计算节点的消息；若计算业务调度请求响应消息的取值为真，则终端根据计算业务资源分配消息的内容，在其指定的通信资源上将计算业务的数据发送给计算节点；否则，结束流程；
S4’：计算节点完成计算业务的数据处理后，进行计算结果的后续处理。
优选地，在所述步骤S2’中，若判断结果为接受，则计算节点将计算业务调度请求响应消息的取值设置为真，并为终端的计算业务分配相应的资源，资源分配完成后，相应得到计算业务资源分配消息，其用于表征分配给终端的计算业务的资源的信息，随后计算节点将计算业务调度请求响应消息和计算业务资源分配消息均发送给终端。否则，计算节点将计算业务调度请求响应消息设置为否，计算节点仅将计算业务调度请求响应消息发送给终端。
优选地，所述计算业务配置消息仅仅包含计算业务的比特量这个信元；或者，所述计算业务配置消息包含计算业务的比特量这个信元以及以下可选信元中的至少一种：计算业务类型、计算业务的时延需求、计算业务的计算量需求、计算结果返回指示、终端的能量状态以及终端的计算能力；其中，所述计算业务配置消息采用信元类型和信元的信息比特来表示每个可选信元的消息格式：或者，每个可选信元的消息格式中仅包含信元的信息比特。
优选地，所述计算业务配置消息包括计算结果返回指示这个可选信元；根据计算业务配置消息中的计算结果返回指示，进行计算结果的后续处理；若计算结果返回指示为真，计算节点将计算结果返回给终端，否则，计算节点不将计算结果反馈给终端。
优选地，所述计算业务资源分配消息仅仅包含计算节点分配给终端的计算业务的通信资源的信息，或者同时包含分配给终端的计算业务的通信资源的信息和分配给终端的计算业务的计算资源的信息。
本发明的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，定义了表征终端计算业务调度请求及计算节点计算业务资源分配等相关的信令消息，具体包括：计算业务调度请求(CSSR)消息、计算业务调度请求响应(CSRR)消息、计算业务配置(CSC)消息、计算业务资源分配(CSRA)消息，基于上述消息定义，用以解决终端和计算节点信息交互过程中的计算业务和资源信息的消息内容描述，并建立了终端计算业务资源请求和计算节点计算业务资源分配的信息交互过程，所述方法为实现终端和计算节点间的计算业务资源请求和资源分配提供了有效的信令和信令消息交互流程，为降低终端能耗和提升计算效率等系统优化问题提供重要的信令流程支撑。
此外，本发明所提出的两种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，第一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法通过多次信息交互机制，能够有效降低上行信令开销(譬如在步骤S2和步骤S3中，若CSRR消息为否，则终端无需继续上传CSC消息，从而节省上行信令开销)。第二种通信网络中的终端计算业务资源请求方法则通过同时上传多个信令消息，能够有效降低终端和计算节点之间的信息交互时延(譬如在步骤S1’中，终端同时将CSSR消息和CSC消息发送给计算节点，相比较交互流程一，交互流程二可以节省一次信息交互过程；但若后续的步骤②中CSRR消息为否，则由于步骤①携带了CSC消息，其上行信令开销也会有所增加)。
附图说明
图1A是根据本发明的第一实施例的通信网络中的终端计算业务资源请求方法的流程图，其中，虚线表示可能会发生的操作。
图1B是根据本发明的第二实施例的通信网络中的终端计算业务资源请求方法的流程图，其中，虚线表示可能会发生的操作。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例中，本发明的通信网络中的终端计算业务资源请求方法的应用场景为：终端与卫星已经建立了通信链路。当终端计算业务到达后，终端需要将计算业务上传到卫星进行数据处理。本发明面向无线通信系统设计针对计算业务的信令和流程，为未来无线通信系统中(如3GPP)的计算业务服务的标准化提供候选方案参考。
值得注意的是，本发明虽然以终端和卫星之间的消息交互为例设计了相关的信令和流程，但本发明的方法也同样适用于其他系统，如地面蜂窝通信系统(终端和基站之间)、以及无人机通信系统(终端和无人机之间)等，本发明的卫星可以替换成任意的计算节点。
本发明的通信网络中的终端计算业务资源请求方法定义了表征终端计算业务调度请求及卫星计算业务资源分配等相关的计算业务信令消息，具体包括：计算业务调度请求(CSSR)消息、计算业务调度请求响应(CSRR) 消息、计算业务配置(CSC)消息和计算业务资源分配(CSRA)消息。上述消息定义，用以解决终端和卫星信息交互过程中的计算业务和资源信息的消息内容描述。
表1提供了终端和卫星间信息交互时的计算业务信令消息的定义，以及相应的消息内容的一个具体示例。
表1计算业务信令消息定义及消息内容的示例
Figure BDA0003471736680000071
Figure BDA0003471736680000081
其中，计算业务调度请求(Computation Service Scheduling Request, CSSR)消息用于表征终端存在需要上传的计算业务。终端将CSSR消息发送给卫星，用于请求卫星为其分配必要的通信资源和计算资源以完成计算业务的数据处理，其中通信资源用于终端将计算业务上传给卫星，计算资源用于卫星对计算业务进行数据处理。
本发明对于CSSR消息的具体设置方法不做约定，一种可能的设置方法是：CSSR消息的指示方法包括但不限于：CSSR消息中包含1个信息比特，当比特取值为1时，指示终端存在需要上传给卫星的计算业务调度请求。此外，用于CSSR消息的指示比特可以设置为1(此时取值为0作为保留设置)，也可以设置为0(此时取值为1作为保留设置)，实际应用时进行提前约定即可。
计算业务调度请求响应(Computation Service Request Response, CSRR)消息用于表征对终端的计算业务调度请求(CSSR)消息进行确认。卫星将CSRR消息发送给终端，用于通知终端卫星否接受其计算业务调度请求。其中，CSRR消息的指示方法包括但不限于：CSRR消息中包含1位信息比特，当比特取值为1时(表示取值为真)，表示卫星接受终端的计算业务调度请求；当比特取值为0时(表示取值为否)，表示卫星拒绝接受终端的计算业务调度请求。
计算业务配置(Computation Service Configuration，CSC)消息用于表征终端需要上传的计算业务的配置信息。终端将CSC消息发送给卫星，用于通知卫星终端需要上传的计算业务的配置信息。CSC消息至少应包含以下信息元素(以下简称为信元)：计算业务的比特量，用于指示需要上传的计算业务的大小。该信元的指示方法包括但不限于：计算业务的比特数或字节数。
此外，CSC消息还可以包含以下可选信元中的至少一种：
1)计算业务类型，用于指示终端的计算业务的分类(如图像、视频等)。该信元的指示方法包括但不限于：对信元的信息比特进行编码，不同的编码取值对应不同的计算业务类型。
2)计算业务的时延需求，用于指示终端的计算业务的时延需求等级。该信元的指示方法包括但不限于：时延需求设置为高、中、低三种状态，信元的信息比特分别指示三种状态。
3)计算业务的计算量需求，用于指示完成终端的计算业务的数据处理所需要的计算资源需求等级。该信元的指示方法包括但不限于：计算资源需求设置为高、中、低三种状态，信元的信息比特分别指示三种状态。
4)计算结果返回指示，用于通知卫星是否需要将计算结果返回给终端。信元的指示方法包括但不限于：使用1比特指示，取值为1时(表示取值为真)，表示卫星需要将计算结果返回给终端；取值为0时(表示取值为否)，表示卫星不必将计算结果返回给终端。
5)终端的能量状态，用于通知卫星该终端的能量状态。该信元的指示方法包括但不限于：终端能量状态设置为高、中、低三种状态，信元的信息比特分别指示三种状态。
6)终端的计算能力，用于通知卫星该终端的计算能力。信元的指示方法包括但不限于：终端的计算能力分为高、中、低三类，信元的信息比特分别指示三种状态。
其中，根据本发明的一个实施例，如果CSC消息包含可选信元，则该 CSC消息可以采用以下消息内容来表示每个可选信元的消息格式：信元类型和信元信息比特。其中，信元类型用于区分不同信元的类型(如信元为计算业务类型、或计算业务的时延需求、或计算业务的计算量需求、或计算结果返回指示、或终端的能量状态、或终端的计算能力等)；信元信息比特用于根据每个可选信元的指示方法具体指示该可选信元的消息内容(如在计算业务的时延需求中，使用2比特指示时延需求的高、中、低三种状态)。
此外，在CSC消息的格式中，CSC消息可以采用多位比特来指示CSC 消息中携带的可选信元的消息长度(以字节数计算)，即用以指示CSC消息中携带的全部可选信元或部分可选信元的字节数；若CSC消息中实际用于指示可选信元的总比特数小于该字节数指示的总比特数时，剩余比特作为保留比特。譬如，在表1的CSC消息示例中，使用2位比特指示可选信元的消息长度(即字节数)(最大为4个字节)，CSC消息中实际携带可选信元的总比特数为31比特，则剩余1位比特作为保留比特。
根据本发明的另一个实施例，与表1不同，如果CSC消息包含可选信元，则该CSC消息还可以包含以下消息内容来表示整个CSC消息的消息格式：用于指示计算业务的字节数的1字节、用于指示是否携带可选信元的1 位比特、用于指示计算业务类型的2位比特、用于指示计算业务的时延需求的2位比特、用于指示计算业务的计算量需求的2位比特、用于指示计算结果返回指示的1位比特、用于指示终端的能量状态的2位比特、用于指示终端的计算能力的2位比特。也就是说，在这种整个CSC消息的消息格式中，每个可选信元的消息格式中仅包含信元的信息比特。CSC消息使用1位比特指示是否携带可选信元，若该比特指示携带可选信元，则CSC消息携带全部可选信元；若该比特指示不携带可选信元，则CSC消息不携带任何可选信元。
计算业务资源分配(Computation Service Resource Allocation，CSRA) 消息用于表征分配给终端的计算业务的资源(包括计算资源和通信资源)的信息。卫星将CSRA消息发送给终端，用于通知终端卫星为其计算业务分配的资源。CSRA消息至少应包含卫星分配给终端的计算业务的通信资源的信息(如时隙资源、频率资源、波束资源等)，可选包含分配给终端的计算业务的计算资源的信息。
其中，分配给终端的计算业务的计算资源的信息是可选信息，卫星可以选择发送给终端，也可以选择不发送给终端。该计算资源的信息如何被终端使用属于终端所要解决的问题，不在本发明的约定范围。一种参考实现方法如下：当卫星将计算资源信息发送给终端时，该信息用于终端了解卫星给当前计算任务的计算资源分配情况。若分配了较多计算资源(例如计算资源超过一个阈值)，终端可初步判断上传的计算任务将会在较短时间内处理完成；若随后有新的计算任务到达，可以立即将新的计算任务上传给卫星；反之，终端选择自行完成计算任务处理或延迟一段时间后将新的计算任务上传给卫星。
需要说明的是，1)此处的分配给终端的计算业务的通信资源的信息仅用于终端将待计算的资源上传给卫星，不用于卫星将计算结果发送给终端， CSRA消息也不需要携带“卫星到终端”的通信资源的信息。2)卫星可以将计算结果发送给终端，也可以发送给其他预定的目的地。若卫星将计算结果发送给终端，也需要使用一定的通信资源，但其使用的通信资源不需要在本条消息中发送终端，而一般会在返回计算结果时的对应的控制信令中携带该通信资源的信息(详见下文的步骤S6)。也就是说，分配给终端的计算业务的通信资源存在“终端发送到卫星”和“卫星发送到终端”两种情况，但两种情况下的通信资源分配一般是分开调度的。
第一实施例通信网络中的终端计算业务资源请求方法
基于上述定义的信令格式，如图1A 所示，本发明提出了根据本发明的第一实施例的一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，具体步骤如下：
步骤S1：终端在计算业务到达后，判断是否需要将计算业务上传给卫星进行数据处理，如果需要上传，则终端向已经建立无线连接的卫星发送计算业务调度请求(CSSR)消息，CSSR消息用于表征终端存在需要上传的计算业务。
判断是否需要将计算业务上传给卫星进行数据处理(即CSSR消息触发条件)可以包括但不限于以下方式：在计算任务到达后，1)对于低端终端 (如计算能力较差)，则判断为需要上传，因此终端立即向卫星发送CSSR消息；2)对于高端终端(如计算能力较强的终端)，判断当前计算资源的忙/ 闲程度，若终端计算资源忙(意味着没有足够的计算资源用于计算当前到达的计算任务)，则判断为需要上传，因此向卫星发送CSSR消息。反之，当终端没有需要上传给卫星的计算任务时，或终端决定自行进行计算任务处理时，则判断为不需要上传，终端可以不向卫星发送CSSR消息。
CSSR消息是否发送取决于计算任务的到达状态，因此通常不会是等时间间隔发送。在本实施例中，CSSR消息的值被设置为1。
步骤S2：卫星接收来自终端的CSSR消息，随后卫星结合自身的资源状态(如计算资源、通信资源、能量状态、存储状态等)的使用程度，判断是否接受终端的计算业务调度请求，根据判断结果得到CSRR消息的取值，随后卫星将CSRR消息发送给终端。
其中，若判断结果为接受，则卫星将计算业务调度请求响应(CSRR) 消息的取值设置为真；否则，说明判断结果为拒绝，则卫星将CSRR消息的取值设置为否。在本实施例中，CSRR消息的取值为真，其比特值设置为1，否则其比特值设置为0。
根据本发明的一个实施例，判断是否接受终端的计算业务调度请求，包括：卫星预设资源状态的门限值，当卫星接收到终端CSSR消息请求后，1) 若当前的资源状态的使用程度高于预设的门限值(表示卫星当前没有或仅有很少的空闲资源)，则判断结果为拒绝，即拒绝终端CSSR消息请求；2)反之，则判断结果为接受。该内容属于卫星的内部实现问题，可以不在本发明涉及的信令和流程的定义范围。
步骤S3：终端接收来自卫星的CSRR消息；根据CSRR消息的取值，若CSRR消息的取值为真，则终端将计算业务配置(CSC)消息发送给卫星， CSC消息用于表征终端需要上传的计算业务的配置信息，用以辅助卫星为终端的计算业务进行资源分配；否则，说明CSRR消息的取值为否，则结束流程，即终端放弃将计算业务上传给卫星，且终端和卫星间计算资源调度的信令交互流程结束。
计算业务配置(Computation Service Configuration，CSC)消息用于表征终端的计算业务配置。终端按照计算业务配置的实际情况设置计算业务配置(CSC)消息中各信元的相应比特，以得到CSC消息的内容。
由于CSRR消息为真，终端和卫星间的信令交互继续，之后步骤如下：
步骤S4：卫星接收来自终端的CSC消息，根据CSC消息的内容及自身的资源状态，为终端的计算业务分配相应的资源，资源分配完成后，卫星将计算业务资源分配(CSRA)消息发送给终端，其中CSRA消息用于表征分配给终端的计算业务的资源的信息。
计算业务资源分配(Computation Service Resource Allocation，CSRA) 消息用于表征分配给终端的计算业务的资源(包括计算资源和通信资源)的信息。卫星根据分配给终端的计算业务的资源的信息设置CSRA消息中的相应内容。
根据本发明的一个实施例，卫星解析CSC消息，获知计算业务的比特长度(记为A)，1)可按照如下方式为该计算业务分配计算资源：f＝A*c，其中c为一常数，表示处理每个比特需要的计算资源。2)可按如下方式为给计算业务分配通信资源：A>＝B*T*log_2(1+x)，其中B是卫星为终端上传计算资源分配的带宽，T是卫星为终端上传计算资源分配的时隙长度，x为卫星估计的终端到卫星的接收信噪比。该内容属于卫星的内部实现问题，可以不在本发明涉及的信令和流程的定义范围。
步骤S5：终端接收来自卫星的CSRA消息；终端根据CSRA消息的内容，在其指定的通信资源上将计算业务的数据发送给卫星。
步骤S6：卫星接收到计算业务并完成计算业务的数据处理后，进行计算结果的后续处理。
其中，如果CSC消息中包括上文所述的计算结果返回指示这个可选信元，则在所述步骤S6中，根据CSC消息中的计算结果返回指示，进行计算结果的后续处理。其中一种处理方式为，若计算结果返回指示为真，卫星应将计算结果返回给终端，否则，卫星不必将计算结果反馈给终端(例如，卫星可以自行保存计算结果，或者将计算结果发送到其他目的地，如地面节点或近邻卫星)。
第二实施例通信网络中的终端计算业务资源请求方法
基于前述定义的信令格式，如图1B 所示，本发明还提出根据本发明的第二实施例的一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其与本发明的第一实施例的区别仅在于，在第一实施例中，所述步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5是依次进行的，而在第二实施例中，相当于第一实施例的方法中的步骤S2与步骤S4是同时进行。
因此，根据本发明的第二实施例，所述通信网络中的终端计算业务资源请求方法的具体步骤如下：
步骤S1’：终端在计算业务到达后，判断是否需要将计算业务上传给卫星进行数据处理，如果需要上传，则终端向已经建立无线连接的卫星发送计算业务调度请求(CSSR)消息和计算业务配置(CSC)消息。其中，CSSR 消息用于表征终端存在需要上传的计算业务，CSC消息用于表征终端需要上传的计算业务的配置信息。
步骤S2’：卫星接收来自终端的CSSR消息和CSC消息，随后卫星根据CSC消息的内容及自身的资源状态(如计算资源、通信资源、能量状态、存储状态等)的使用程度，判断是否接受终端的计算业务调度请求，根据判断结果得到CSRR消息的取值并确定是否发送CSRA消息，随后卫星将得到的消息发送给终端。
其中，若判断结果为接受，则卫星将计算业务调度请求响应(CSRR) 消息的取值设置为真，并为终端的计算业务分配相应的资源，资源分配完成后，相应得到计算业务资源分配(CSRA)消息，其用于表征分配给终端的计算业务的资源的信息，随后卫星将CSRR消息和CSRA消息均发送给终端。否则，说明判断结果为拒绝，则卫星将CSRR消息设置为否，卫星仅将CSRR 消息发送给终端。
步骤S3’：终端接收来自卫星的CSRR消息和/或CSRA消息；若CSRR 消息的取值为真，则终端根据CSRA消息的内容，在其指定的通信资源上将计算业务的数据发送给卫星；否则，说明CSRR消息的取值为否，则结束流程，即终端放弃将计算业务上传给卫星，且终端和卫星间计算资源调度的信令交互流程结束。
步骤S4’：卫星完成计算业务的数据处理后，进行计算结果的后续处理。
其中，如果CSC消息中包括上文所述的计算结果返回指示的可选信元，则在所述步骤S6中，根据CSC消息中的计算结果返回指示，进行计算结果的后续处理。其中一种处理方式为，若计算结果返回指示为真，卫星应将计算结果返回给终端，否则，卫星不必将计算结果反馈给终端(例如，卫星可以自行保存计算结果，或者将计算结果发送到其他目的地，如地面节点或近邻卫星)。
本发明的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，定义了表征终端计算业务调度请求及卫星计算业务资源分配等相关的信令消息，具体包括：计算业务调度请求(CSSR)消息、计算业务调度请求响应(CSRR)消息、计算业务配置(CSC)消息、计算业务资源分配(CSRA)消息，基于上述消息定义，用以解决终端和卫星信息交互过程中的计算业务和资源信息的消息内容描述，并建立了终端计算业务资源请求和卫星计算业务资源分配的信息交互过程，所述方法为实现终端和卫星间的计算业务资源请求和资源分配提供了有效的信令和信令消息交互流程，为降低终端能耗和提升计算效率等系统优化问题提供重要的信令流程支撑。
此外，本发明所提出的两种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，第一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法(即本发明的第一实施例) 通过多次信息交互机制，能够有效降低上行信令开销(譬如在步骤S2和步骤S3中，若CSRR消息为否，则终端无需继续上传CSC消息，从而节省上行信令开销)。第二种通信网络中的终端计算业务资源请求方法(即本发明的第二实施例)则通过同时上传多个信令消息，能够有效降低终端和卫星之间的信息交互时延(譬如在步骤S1’中，终端同时将CSSR消息和CSC消息发送给卫星，相比较交互流程一，交互流程二可以节省一次信息交互过程；但若后续的步骤②中CSRR消息为否，则由于步骤①携带了CSC消息，其上行信令开销也会有所增加)。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书和说明书内容所做的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽叙述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，包括：
步骤S1：终端在计算业务到达后，判断是否需要将计算业务上传给计算节点进行数据处理，如果需要上传，则终端向已经建立无线连接的计算节点发送计算业务调度请求消息，计算业务调度请求消息用于表征终端存在需要上传的计算业务；
步骤S2：计算节点接收来自终端的计算业务调度请求消息，随后计算节点结合自身的资源状态的使用程度，判断是否接受终端的计算业务调度请求，根据判断结果得到计算业务调度请求响应消息的取值，随后计算节点将计算业务调度请求响应消息发送给终端；
步骤S3：终端接收来自计算节点的计算业务调度请求响应消息；根据计算业务调度请求响应消息的取值，若计算业务调度请求响应消息的取值为真，则终端将计算业务配置消息发送给计算节点，计算业务配置消息用于表征终端需要上传的计算业务的配置信息，用以辅助计算节点为所述计算业务进行资源分配；否则，结束流程；
步骤S4：计算节点接收来自终端的计算业务配置消息，根据计算业务配置消息的内容及自身的资源状态，为终端的计算业务分配相应的资源，资源分配完成后，计算节点将计算业务资源分配消息发送给终端，计算业务资源分配消息用于表征分配给终端的计算业务的资源的信息；
步骤S5：终端接收来自计算节点的计算业务资源分配消息；终端根据计算业务资源分配消息的内容，在其指定的通信资源上将计算业务的数据发送给计算节点；
步骤S6：计算节点接收到计算业务并完成计算业务的数据处理后，进行计算结果的后续处理。
2.根据权利要求1所述的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，所述计算业务调度请求消息的指示方法包括：计算业务调度请求消息中包含1个信息比特，当比特取值为1时，指示终端存在需要上传给计算节点的计算业务调度请求；
且在所述步骤S2中，若判断结果为接受，则计算节点将计算业务调度请求响应消息的取值设置为真；否则，说明判断结果为拒绝，则计算节点将计算业务调度请求响应消息的取值设置为否。
3.根据权利要求1所述的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，所述计算业务配置消息仅仅包含计算业务的比特量这个信元；
或者，所述计算业务配置消息包含计算业务的比特量这个信元以及以下可选信元中的至少一种：计算业务类型、计算业务的时延需求、计算业务的计算量需求、计算结果返回指示、终端的能量状态以及终端的计算能力；其中，所述计算业务配置消息采用信元类型和信元的信息比特来表示每个可选信元的消息格式：或者，每个可选信元的消息格式中仅包含信元的信息比特。
4.根据权利要求3所述的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，所述计算业务配置消息包括计算结果返回指示这个可选信元；根据计算业务配置消息中的计算结果返回指示，进行计算结果的后续处理；若计算结果返回指示为真，计算节点将计算结果返回给终端，否则，计算节点不将计算结果反馈给终端。
5.根据权利要求1所述的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，所述计算业务资源分配消息仅仅包含计算节点分配给终端的计算业务的通信资源的信息，或者同时包含分配给终端的计算业务的通信资源的信息和分配给终端的计算业务的计算资源的信息。
6.一种通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，包括：
步骤S1’：终端在计算业务到达后，判断是否需要将计算业务上传给计算节点进行数据处理，如果需要上传，则终端向已经建立无线连接的计算节点发送计算业务调度请求消息和计算业务配置消息，计算业务调度请求消息用于表征终端存在需要上传的计算业务，计算业务配置消息用于表征终端需要上传的计算业务的配置信息；
步骤S2’：计算节点接收来自终端的计算业务调度请求消息和计算业务配置消息，随后计算节点根据计算业务配置消息的内容及自身的资源状态的使用程度，判断是否接受终端的计算业务调度请求，根据判断结果得到计算业务调度请求响应消息的取值并确定是否发送计算业务资源分配消息，随后计算节点将得到的消息发送给终端；
步骤S3’：终端接收来自计算节点的消息；若计算业务调度请求响应消息的取值为真，则终端根据计算业务资源分配消息的内容，在其指定的通信资源上将计算业务的数据发送给计算节点；否则，结束流程；
步骤S4’：计算节点完成计算业务的数据处理后，进行计算结果的后续处理。
7.根据权利要求6所述的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，在所述步骤S2’中，若判断结果为接受，则计算节点将计算业务调度请求响应消息的取值设置为真，并为终端的计算业务分配相应的资源，资源分配完成后，相应得到计算业务资源分配消息，其用于表征分配给终端的计算业务的资源的信息，随后计算节点将计算业务调度请求响应消息和计算业务资源分配消息均发送给终端； 否则，计算节点将计算业务调度请求响应消息设置为否，计算节点仅将计算业务调度请求响应消息发送给终端。
8.根据权利要求6所述的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，所述计算业务配置消息仅仅包含计算业务的比特量这个信元；
或者，所述计算业务配置消息包含计算业务的比特量这个信元以及以下可选信元中的至少一种：计算业务类型、计算业务的时延需求、计算业务的计算量需求、计算结果返回指示、终端的能量状态以及终端的计算能力；其中，所述计算业务配置消息采用信元类型和信元的信息比特来表示每个可选信元的消息格式：或者，每个可选信元的消息格式中仅包含信元的信息比特。
9.根据权利要求8所述的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，所述计算业务配置消息包括计算结果返回指示这个可选信元；根据计算业务配置消息中的计算结果返回指示，进行计算结果的后续处理；若计算结果返回指示为真，计算节点将计算结果返回给终端，否则，计算节点不将计算结果反馈给终端。
10.根据权利要求6所述的通信网络中的终端计算业务资源请求方法，其特征在于，所述计算业务资源分配消息仅仅包含计算节点分配给终端的计算业务的通信资源的信息，或者同时包含分配给终端的计算业务的通信资源的信息和分配给终端的计算业务的计算资源的信息。
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