CN114867031A - 一种卫星通信智能组网装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星通信智能组网装置及方法，装置包括网络运行评估、数据库、组网参数生成、资源动态规划和预案生成5个模块。方法为：对历史组建网络的运行情况进行评估，生成历史组网运行评估数据；构建数据库，存储历史组网的运行评估、预案参数和需求数据以及网系装备数据、可用资源数据；对从数据库中读取的历史组网的预案参数、需求和运行评估数据进行分析，生成本次组网的配置参数；对从数据库中读取的历史组网的预案参数、需求、运行评估数据和可用资源数据进行分析，生成本次组网的资源划分参数；整合配置参数和资源划分参数，生成完整的组网参数预案。本发明能够对卫星通信资源进行合理规划和分配，具有组网速度快、质量佳等优点。

Description

一种卫星通信智能组网装置及方法

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是一种卫星通信智能组网装置及方法。

背景技术

卫星通信具有业务覆盖广、系统可靠传输性高、系统不受地面环境状态影响等优势，但由于卫星发送成本高、使用寿命有限，导致卫星资源相对紧缺，使得卫星通信的发展严重被资源制约。当前卫星通信系统组网过程中人工介入环节和需要输入的网络规划参数较多，导致网络开通过程缓慢，一定程度上影响机动性和灵活性；此外，各资源使用方自主组网，权限设置不合理也导致存在部分组网单位非法拥有卫星资源参数的修改权限，造成部分卫星通信网络脱网、资源的分配和回收不受控。

由此可见，集中受理通信需求，对卫星资源进行集中管理和分配，并能够根据通信业务量进行资源智能调配，同时智能化生成多种组网配置参数就非常重要。然而，目前很多人提出的卫星资源管理和调配方案均存在一定的不足：首先，单一侧重依据网内地球站数量通过算法计算获取组网系统对卫星资源的需求量，往往与实际应用中的通信系统存在一定出入，容易导致卫星资源的浪费或不足；其次，缺少对卫星通信网络开通过程中资源信息之外多种参数的配置，使得开网速度慢，且易由于参数配置不合理导致组网通信质量不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对卫星通信资源进行合理规划和分配且能够智能化生成多种组网配置参数的卫星通信智能组网装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种卫星通信智能组网装置，包括网络运行评估模块、数据库模块、组网参数生成模块、资源动态规划模块和预案生成模块；数据库模块与网络运行评估模块、组网参数生成模块、资源动态规划模块连接，预案生成模块分别与组网参数生成模块和资源动态规划模块连接，其中：

网络运行评估模块，用于收集历史组建网络的运行信息，并对历史组建网络的运行情况进行评估，生成历史组网运行评估数据，并发送至数据库模块；

数据库模块，用于存储历史组网运行评估数据、历史组网需求数据、网系装备数据、可用资源数据和历史组网预案参数数据；

组网参数生成模块，用于对从数据库模块中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据进行分析，生成本次组网的配置参数；

资源动态规划模块，用于对从数据库模块中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据进行分析，生成本次组网的资源划分参数；

预案生成模块，用于整合组网参数生成模块生成的配置参数和资源动态规划模块生成的资源划分参数，生成完整的组网参数预案下发对应网系。

一种卫星通信智能组网方法，步骤如下：

步骤1、网络运行评估：收集历史组建网络的运行信息，并对历史组建网络的运行情况进行评估，生成历史组网运行评估数据；

步骤2、构建数据库，存储历史组网运行评估数据、历史组网需求数据、网系装备数据、可用资源数据和历史组网预案参数数据；

步骤3、组网参数生成：对从数据库中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据进行分析，生成本次组网的配置参数；

步骤4、资源动态规划：对从数据库中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据进行分析，生成本次组网的资源划分参数；

步骤5、预案生成：整合步骤3生成的配置参数和步骤4生成的资源划分参数，生成完整的组网参数预案下发对应网系。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)根据相应的组网需求和数据库模块中的历史组网需求及对应生成的组网参数和资源规划参数，结合历史组网运行评价，确定当前需求下适用的组网参数和资源规划参数，参数生成过程不需要人工介入，提升了卫星通信的组网速；(2)参数生成过程综合了对应业务量需求下的理论值和系统实际使用过程的经验值，参数配置较为准确，组网后通信质量更佳。

附图说明

图1为本发明所述卫星通信智能组网方法的模块组成示意图。

图2为本发明组网参数生成模块(3)的工作流程示意图。

图3为本发明资源动态规划模块(4)的工作流程示意图。

具体实施方式

本发明一种卫星通信智能组网装置，包括网络运行评估模块1、数据库模块2、组网参数生成模块3、资源动态规划模块4和预案生成模块5；数据库模块2与网络运行评估模块1、组网参数生成模块3、资源动态规划模块4连接，预案生成模块5分别与组网参数生成模块3和资源动态规划模块4连接，其中：

网络运行评估模块1，用于收集历史组建网络的运行信息，并对历史组建网络的运行情况进行评估，生成历史组网运行评估数据，并发送至数据库模块2；

数据库模块2，用于存储历史组网运行评估数据、历史组网需求数据、网系装备数据、可用资源数据和历史组网预案参数数据；

组网参数生成模块3，用于对从数据库模块2中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据进行分析，生成本次组网的配置参数；

资源动态规划模块4，用于对从数据库模块2中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据进行分析，生成本次组网的资源划分参数；

预案生成模块5，用于整合组网参数生成模块3生成的配置参数和资源动态规划模块4生成的资源划分参数，生成完整的组网参数预案下发对应网系。

作为一种具体示例，所述网络运行评估模块1，对历史组建网络的运行情况进行评估，具体如下：

从不同网系收集历史组建网络的运行事件，计算得到包括服务质量、保障效能、资源利用率、网络容量的网络性能数据，并通过权重配置、指标聚合，得到以百分制表示的各网系运行评估数据。

作为一种具体示例，所述数据库模块2包括运行评价库、装备库、资源库、需求库、规划预案库，其中：

运行评价库，用于存储网络运行评估模块1生成的历史组网运行评估数据；

需求库，用于存储历史组网需求数据，即每次组建网络时的通信需求数据，包括用户量、业务类型、通信频段；

装备库，用于存储网系装备数据，为组网需求的制定提供数据支持；

资源库，用于存储网系的可用资源数据，为资源动态规划提供数据支持；

规划预案库，用于存储历史组网预案参数数据，为组网参数生成模块3和资源动态规划模块4进行数据库分析生成新的规划预案提供数据支持。

作为一种具体示例，所述组网参数生成模块3，生成本次组网的配置参数，具体如下：

基于从数据库模块2中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据，采用BP神经网络模型进行拟合参数训练：以历史组网需求数据中任务地域、任务时间、任务单位、通信需求及网系装备数据中装备信息特性为数据训练集输入，以网系类型、业务通信信道分配策略这些组网参数为目标输出，根据历史组网运行评估数据对历史组网预案参数数据进行加权；

以本次组网需求的特性为测试集输入，生成本次组网的配置参数，并将生成的组网配置参数发送至预案生成模块5。

作为一种具体示例，所述资源动态规划模块4包括历史数据分析模块、算法分析模块和规划决策模块，其中：

历史数据分析模块，基于从数据库模块2读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据，以历史组网需求数据中任务地域、任务类型、任务等级、任务时间、任务单位、通信需求及网系装备数据中装备信息特性为数据训练集输入，以资源规划数据为目标输出，根据历史组网运行评估数据对历史组网预案参数数据进行加权；以本次组网需求的特性为测试集输入，引入可用资源数据为输出的限定域，生成组网资源划分参数的经验值；

算法分析模块，用于依据相关历史组网需求数据和可用资源数据，根据爱尔兰排队模型进行信道计算，生成组网资源划分参数的理论值；

规划决策模块，用于综合历史数据分析模块生成的组网资源划分参数的经验值和算法分析模块生成的组网资源划分参数的理论值，根据设定的权重比，计算生成最终的组网资源划分参数，并发送到预案生成模块5。

本发明一种卫星通信智能组网方法，步骤如下：

步骤1、网络运行评估：收集历史组建网络的运行信息，并对历史组建网络的运行情况进行评估，生成历史组网运行评估数据；

步骤2、构建数据库，存储历史组网运行评估数据、历史组网需求数据、网系装备数据、可用资源数据和历史组网预案参数数据；

步骤3、组网参数生成：对从数据库中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据进行分析，生成本次组网的配置参数；

步骤4、资源动态规划：对从数据库中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据进行分析，生成本次组网的资源划分参数；

步骤5、预案生成：整合步骤3生成的配置参数和步骤4生成的资源划分参数，生成完整的组网参数预案下发对应网系。

作为一种具体示例，步骤1所述对历史组建网络的运行情况进行评估，具体如下：

从不同网系收集历史组建网络的运行事件，计算得到包括服务质量、保障效能、资源利用率、网络容量的网络性能数据，并通过权重配置、指标聚合，得到以百分制表示的各网系运行评估数据。

作为一种具体示例，步骤2所述数据库包括运行评价库、装备库、资源库、需求库、规划预案库，其中：

运行评价库，用于存储网络运行评估模块1生成的历史组网运行评估数据；

需求库，用于存储历史组网需求数据，即每次组建网络时的通信需求数据，包括用户量、业务类型、通信频段；

装备库，用于存储网系装备数据，为组网需求的制定提供数据支持；

资源库，用于存储网系的可用资源数据，为资源动态规划提供数据支持；

规划预案库，用于存储历史组网预案参数数据，为组网参数生成模块3和资源动态规划模块4进行数据库分析生成新的规划预案提供数据支持。

作为一种具体示例，步骤3所述生成本次组网的配置参数，具体如下：

基于从数据库模块2中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据，采用BP神经网络模型进行拟合参数训练：以历史组网需求数据中任务地域、任务时间、任务单位、通信需求及网系装备数据中装备信息特性为数据训练集输入，以网系类型、业务通信信道分配策略这些组网参数为目标输出，根据历史组网运行评估数据对历史组网预案参数数据进行加权；

以本次组网需求的特性为测试集输入，生成本次组网的配置参数，并将生成的组网配置参数发送至预案生成模块5。

作为一种具体示例，步骤4所述资源动态规划，具体如下：

(1)历史数据分析：基于从数据库读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据，以历史组网需求数据中任务地域、任务类型、任务等级、任务时间、任务单位、通信需求及网系装备数据中装备信息特性为数据训练集输入，以资源规划数据为目标输出，根据历史组网运行评估数据对历史组网预案参数数据进行加权；以本次组网需求的特性为测试集输入，引入可用资源数据为输出的限定域，生成组网资源划分参数的经验值；

(2)算法分析：依据相关历史组网需求数据和可用资源数据，根据爱尔兰排队模型进行信道计算，生成组网资源划分参数的理论值；

(3)规划决策，综合历史数据分析模块生成的组网资源划分参数的经验值和算法分析模块生成的组网资源划分参数的理论值，根据设定的权重比，计算生成最终的组网资源划分参数。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

实施例

图1为本发明所述卫星通信智能组网方法的模块组成示意图。如图1所示，本发明所述卫星通信智能组网方法包括网络运行评估模块1、数据库模块2、组网参数生成模块3、资源动态规划模块4和预案生成模块5，其中：

网络运行评估模块1，用于对历史组建网络的运行情况进行评估，网络运行评估模块1从相应网系获取到组建网络的运行事件，根据不同的计算公式得到包括服务质量、保障效能、资源利用率、网络容量等网络性能数据，并通过权重配置、指标聚合，最终获取以百分制表示的各网系运行评估结果。

数据库模块2，用于存储历史组网需求数据、网系装备数据、可用资源数据、预案生成模块5生成的历史预案参数数据、网络运行评估模块1生成的历史网络运行评价。

组网参数生成模块3，用于对从数据库模块2中读取的历史组网参数、组网需求数据和网络运行评价进行分析，以历史组网需求中任务地域、任务时间、任务单位、通信需求及装备信息特性为数据训练集输入，以网系类型、业务通信信道分配策略这些组网参数为目标输出，用网络运行评价对历史组网参数进行加权；以本次组网需求的特性为测试集输入，生成本次组网的配置参数，将生成的组网配置参数发送至预案生成模块5。

资源动态规划模块4，用于对从数据库模块2中读取的历史资源规划数据、组网需求数据、网络运行评价和可用资源数据进行分析，以历史组网需求中任务地域、任务类型、任务等级、任务时间、任务单位、通信需求及装备信息特性为数据训练集输入，以资源规划数据为目标输出，用网络运行评价对历史组网参数进行加权；以本次组网需求的特性为测试集输入，引入可用资源数据为输出的限定域，生成本次组网的资源划分参数，并将生成的资源划分参数发送至预案生成模块5。

预案生成模块5，用于整合组网参数生成模块3块生成的配置参数和资源动态规划模块4生成的资源规划数据，生成完整的组网参数预案下发对应网系，同时将生成的组网参数预案发送至数据库模块2进行存储。

图2为本发明参数生成模块的工作流程示意图。如图2所示，参数生成模块首先从数据库中读取历史组网参数数据，然后进行大数据训练和分析，利用训练后的模型来预测当前组网需求下对应的组网参数值；其中，

进行大数据训练和分析的模型采用BP神经网络模型，利用数据库中读取的历史数据作为训练集进行神经网络拟合参数训练，将新的组网需求参数作为测试集得到预测结果作为新的组网参数。

图3为本发明资源动态规划模块4的工作流程示意图。如图3所示，资源动态规划模块4主要由历史经验数据分析模块、算法理论值分析模块和规划决策模块三部分：

历史经验数据分析模块，首先从数据库中读取所有历史资源规划数据，然后进行大数据拟合分析，获取基于历史行为的资源规划参数。

算法理论值分析模块，采用爱尔兰排队模型，根据组网业务需求量、可允许的忙闲概率等计算出理论情况下需要的资源参数。

规划决策模块，接收基于经验的资源规划参数和基于算法的资源规划理论值，采用一定的权重比来计算生成最终资源规划参数。

总之，本发明所述卫星通信智能组网方法通过评估每次组网运行情况，存储每次组网的需求和相关预案参数值，为组网参数生成模块3和资源动态规划模块4提供数据依据；组网参数生成模块3和资源动态规划模块4根据从数据库模块2读取的历史组网数据进行分析拟合，得到组网所需的各项参数，并将得到的参数发送至预案生成模块5生成适用于各网系的组网预案进行下发。另外，本发明所述卫星通信智能组网方法整个参数生成过程不需要人工介入，具有组网速度快，组网质量佳等优点。

Claims (10)

1.一种卫星通信智能组网装置，其特征在于，包括网络运行评估模块(1)、数据库模块(2)、组网参数生成模块(3)、资源动态规划模块(4)和预案生成模块(5)；数据库模块(2)与网络运行评估模块(1)、组网参数生成模块(3)、资源动态规划模块(4)连接，预案生成模块(5)分别与组网参数生成模块(3)和资源动态规划模块(4)连接，其中：

网络运行评估模块(1)，用于收集历史组建网络的运行信息，并对历史组建网络的运行情况进行评估，生成历史组网运行评估数据，并发送至数据库模块(2)；

数据库模块(2)，用于存储历史组网运行评估数据、历史组网需求数据、网系装备数据、可用资源数据和历史组网预案参数数据；

组网参数生成模块(3)，用于对从数据库模块(2)中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据进行分析，生成本次组网的配置参数；

资源动态规划模块(4)，用于对从数据库模块(2)中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据进行分析，生成本次组网的资源划分参数；

预案生成模块(5)，用于整合组网参数生成模块(3)生成的配置参数和资源动态规划模块(4)生成的资源划分参数，生成完整的组网参数预案下发对应网系。

2.根据权利要求1所述的卫星通信智能组网装置，其特征在于，所述网络运行评估模块(1)，对历史组建网络的运行情况进行评估，具体如下：

从不同网系收集历史组建网络的运行事件，计算得到包括服务质量、保障效能、资源利用率、网络容量的网络性能数据，并通过权重配置、指标聚合，得到以百分制表示的各网系运行评估数据。

3.根据权利要求1所述的卫星通信智能组网装置，其特征在于，所述数据库模块(2)包括运行评价库、装备库、资源库、需求库、规划预案库，其中：

运行评价库，用于存储网络运行评估模块(1)生成的历史组网运行评估数据；

需求库，用于存储历史组网需求数据，即每次组建网络时的通信需求数据，包括用户量、业务类型、通信频段；

装备库，用于存储网系装备数据，为组网需求的制定提供数据支持；

资源库，用于存储网系的可用资源数据，为资源动态规划提供数据支持；

规划预案库，用于存储历史组网预案参数数据，为组网参数生成模块(3)和资源动态规划模块(4)进行数据库分析生成新的规划预案提供数据支持。

4.根据权利要求1所述的卫星通信智能组网装置，其特征在于，所述组网参数生成模块(3)，生成本次组网的配置参数，具体如下：

基于从数据库模块(2)中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据，采用BP神经网络模型进行拟合参数训练：以历史组网需求数据中任务地域、任务时间、任务单位、通信需求及网系装备数据中装备信息特性为数据训练集输入，以网系类型、业务通信信道分配策略这些组网参数为目标输出，根据历史组网运行评估数据对历史组网预案参数数据进行加权；

以本次组网需求的特性为测试集输入，生成本次组网的配置参数，并将生成的组网配置参数发送至预案生成模块(5)。

5.根据权利要求1所述的卫星通信智能组网装置，其特征在于，所述资源动态规划模块(4)包括历史数据分析模块、算法分析模块和规划决策模块，其中：

历史数据分析模块，基于从数据库模块(2)读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据，以历史组网需求数据中任务地域、任务类型、任务等级、任务时间、任务单位、通信需求及网系装备数据中装备信息特性为数据训练集输入，以资源规划数据为目标输出，根据历史组网运行评估数据对历史组网预案参数数据进行加权；以本次组网需求的特性为测试集输入，引入可用资源数据为输出的限定域，生成组网资源划分参数的经验值；

算法分析模块，用于依据相关历史组网需求数据和可用资源数据，根据爱尔兰排队模型进行信道计算，生成组网资源划分参数的理论值；

规划决策模块，用于综合历史数据分析模块生成的组网资源划分参数的经验值和算法分析模块生成的组网资源划分参数的理论值，根据设定的权重比，计算生成最终的组网资源划分参数，并发送到预案生成模块(5)。

6.一种卫星通信智能组网方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、网络运行评估：收集历史组建网络的运行信息，并对历史组建网络的运行情况进行评估，生成历史组网运行评估数据；

步骤2、构建数据库，存储历史组网运行评估数据、历史组网需求数据、网系装备数据、可用资源数据和历史组网预案参数数据；

步骤3、组网参数生成：对从数据库中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据进行分析，生成本次组网的配置参数；

步骤4、资源动态规划：对从数据库中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据进行分析，生成本次组网的资源划分参数；

步骤5、预案生成：整合步骤3生成的配置参数和步骤4生成的资源划分参数，生成完整的组网参数预案下发对应网系。

7.根据权利要求6所述的卫星通信智能组网方法，其特征在于，步骤1所述对历史组建网络的运行情况进行评估，具体如下：

从不同网系收集历史组建网络的运行事件，计算得到包括服务质量、保障效能、资源利用率、网络容量的网络性能数据，并通过权重配置、指标聚合，得到以百分制表示的各网系运行评估数据。

8.根据权利要求6所述的卫星通信智能组网方法，其特征在于，步骤2所述数据库包括运行评价库、装备库、资源库、需求库、规划预案库，其中：

运行评价库，用于存储网络运行评估模块(1)生成的历史组网运行评估数据；

需求库，用于存储历史组网需求数据，即每次组建网络时的通信需求数据，包括用户量、业务类型、通信频段；

装备库，用于存储网系装备数据，为组网需求的制定提供数据支持；

资源库，用于存储网系的可用资源数据，为资源动态规划提供数据支持；

规划预案库，用于存储历史组网预案参数数据，为组网参数生成模块(3)和资源动态规划模块(4)进行数据库分析生成新的规划预案提供数据支持。

9.根据权利要求6所述的卫星通信智能组网方法，其特征在于，步骤3所述生成本次组网的配置参数，具体如下：

基于从数据库模块(2)中读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据和历史组网运行评估数据，采用BP神经网络模型进行拟合参数训练：以历史组网需求数据中任务地域、任务时间、任务单位、通信需求及网系装备数据中装备信息特性为数据训练集输入，以网系类型、业务通信信道分配策略这些组网参数为目标输出，根据历史组网运行评估数据对历史组网预案参数数据进行加权；

以本次组网需求的特性为测试集输入，生成本次组网的配置参数，并将生成的组网配置参数发送至预案生成模块(5)。

10.根据权利要求6所述的卫星通信智能组网方法，其特征在于，步骤4所述资源动态规划，具体如下：

(1)历史数据分析：基于从数据库读取的历史组网预案参数数据、历史组网需求数据、历史组网运行评估数据和可用资源数据，以历史组网需求数据中任务地域、任务类型、任务等级、任务时间、任务单位、通信需求及网系装备数据中装备信息特性为数据训练集输入，以资源规划数据为目标输出，根据历史组网运行评估数据对历史组网预案参数数据进行加权；以本次组网需求的特性为测试集输入，引入可用资源数据为输出的限定域，生成组网资源划分参数的经验值；

(2)算法分析：依据相关历史组网需求数据和可用资源数据，根据爱尔兰排队模型进行信道计算，生成组网资源划分参数的理论值；

(3)规划决策，综合历史数据分析模块生成的组网资源划分参数的经验值和算法分析模块生成的组网资源划分参数的理论值，根据设定的权重比，计算生成最终的组网资源划分参数。

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