CN115865761A - 一种考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，属于网络能力评估技术领域，解决了现有代价评估方法难以适应面向考虑阻塞反馈的任务活动的网络实体的评估需求的问题。该方法包括：获取网络实体映射得到的网络数字孪生体中的节点及链路；节点分为用户节点和空间节点，链路分为空间链路和空地链路；基于从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动、以及空间节点处理任务活动的代价传递函数，获得从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点的等效代价传递函数；基于等效代价传递函数，得到网络实体中从相应发起任务的用户节点到接收任务的用户节点传输任务活动的代价评估结果。

Description

一种考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法

技术领域

本发明涉及网络能力评估技术领域，尤其涉及一种考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法。

背景技术

未来元宇宙将会成为人们工作生活的物理世界的并行空间，其与物理世界同步运行交互过程中，虚拟世界中的数字孪生体如何模拟物理世界实体、模拟效果的优劣需要一种量化的评价方法。但物理世界实体错综复杂且动态多变，难以以固定的方式进行能力评价。因此，探索面向元宇宙应用的数字孪生体系统能力评价方法就显得尤为重要。

面向未来元宇宙应用的数字孪生体系统将要承载海量的数据，通过网络化表征实现对数字孪生体系统的建模是重要的研究问题之一。对于网络化表征的系统能力评价，起源于图论，相关研究中提出了许多评价或度量方法。典型的评价标准包括内聚度、最大子图、平均路径长度、网络效率、连通性等，但这些典型的评价方法主要是基于结构的静态评价方法，缺乏对面向未来元宇宙应用的数字孪生体系统有限资源和不同传输或路由策略的考虑。另一方面，如果考虑数字孪生体系统中节点的动态性，随着节点的移动，执行当前任务活动的节点和链路也会自由替换，怎样实现节点和链路更替过程中对数字孪生体系统进行确切模拟也是需要研究的问题。此外，能力评价在很大程度上取决于数字孪生体所采用的拓扑结构和传输或路由算法。当前已有的能力评价方法对于面向未来元宇宙应用的数字孪生体系统能力评价的针对性不强。

考虑到面向未来元宇宙应用的数字孪生体系统，相关的代价能力评价方法描述如下：其基本思想是通过最小化代价，可以获得最大的系统能力。还可以基于虚拟拓扑策略，根据系统起始节点和目标节点之间的估计代价函数计算最佳路径及其相关能力指标。

但是，这种评价方法缺乏面向任务活动的数字孪生体系统理论计算框架，尤其针对可能存在阻塞反馈的场景。因此，难以适应目前网络实体的评估需求。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，用以解决现有代价评估方法难以适应面向考虑阻塞反馈的任务活动的网络实体的评估需求的问题。

本发明提供了一种考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，包括：

获取网络实体映射得到的网络数字孪生体中的节点及链路；所述节点分为用户节点和空间节点，所述链路分为空间链路和空地链路；

基于从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价传递函数，以及空间节点处理任务活动的代价传递函数，获得从相应发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点的等效代价传递函数；所述传输任务活动包括正向传输任务活动和阻塞反馈任务活动；

基于所述等效代价传递函数，得到网络实体中从相应发起任务的用户节点到接收任务的用户节点传输任务活动的代价评估结果。

在上述方法的基础上，本发明还做出了如下改进：

进一步，所述获得从相应发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点的等效代价传递函数，包括：

根据网络数字孪生体中从发起任务的用户节点到接收任务的用户节点的所有传输路径，构建从发起任务的用户节点到接收任务的用户节点的信号流图；在所述信号流图中，基于所述正向传输任务活动、空间节点处理任务活动及其代价传递函数构建前向通路，基于所述阻塞反馈任务活动及其代价传递函数构建反向回路；

根据梅森公式，处理信号流图中的各条前向通路及反向回路的代价传递函数，得到从相应发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点的等效代价传递函数。

进一步，网络实体中从发起任务活动的用户节点U_i到接收任务活动的用户节点U_j传输任务活动的代价评估结果

表示为：

其中，

表示从发起任务活动的用户节点U_i到接收任务活动的用户节点U_j传输任务活动的等效代价传递函数；p_i,j表示选中由用户节点U_i向用户节点U_j传输任务活动的概率；s表示拉普拉斯算子。

进一步，通过以下方式得到从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价传递函数：

分别根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗及其单位代价，获取相应的代价指标；

分别根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价指标，获得相应的代价矩母函数；

分别将从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价矩母函数与相应任务活动传输概率之间的乘积，作为相应的代价传递函数。

进一步，通过以下方式得到从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的代价传递函数：

根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗及其单位代价，获取相应的代价指标；

根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的代价指标，获得相应的代价矩母函数；

将从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的代价矩母函数与相应任务活动传输概率之间的乘积，作为相应的代价传递函数。

进一步，所述延迟、延迟抖动、能量消耗及其单位代价与其相应的代价指标之间均满足如下关系：

c＝cd·d+ce·e+cvd·vd (2)

其中，c表示代价指标；cd、ce、cvd分别表示延迟、延迟抖动、能量消耗的单位代价；d、e、vd分别表示延迟、延迟抖动、能量消耗；

所述代价指标与其相应的代价矩母函数之间均满足如下关系：

M＝E[c] (3)。

其中，M表示代价矩母函数。

进一步，从发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路正向传输任务活动时的任务活动传输概率p_ui,sx'表示为：

其中，a_ui,sx'表示用户节点U_i的信源端u_i选择可见的空间节点S_x的接收端s_x'作为接入节点执行任务活动的概率，

表示从U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路的接入阻塞率。

进一步，发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点的上行空地链路阻塞反馈任务活动时的任务活动传输概率p_ui,ui表示为：

其中，p_r表示阻塞反馈活动成功传输的概率。

进一步，从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的空间链路正向传输任务活动时的任务传输概率p_sx,sy'表示为：

其中，a_sx,sy'表示空间节点S_x选择临近的空间节点S_y作为下一跳执行任务活动的概率，

表示空间节点S_x的发送端的发送拥塞率；

从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的空间链路阻塞反馈任务活动时的任务传输概率p_sx,ui表示为：

p_sx,ui＝p_r(1-p_sx,sy') (7)。

进一步，从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路正向传输任务活动时的任务传输概率p_sz,uj'表示为：

从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路阻塞反馈任务活动时的任务传输概率p_sz,ui表示为：

p_sz,ui＝p_r(1-p_sz,uj′) (9)。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

本发明提供的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，在代价评估过程中，将阻塞反馈任务纳入考虑，构建其相应的代价传递函数及传输概率，并参考信号流图，巧妙地利用梅森公式计算等效代价传递函数，最终得到相应的代价评估结果。该方法能够实现代价的量化评估，有效弥补了相关技术空白，便于本领域技术人员对网络实体的代价情况进行更为详实的评估，评估结果可以指导实际的网络实体运行。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例1提供的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法的流程图；

图2为本发明实施例2提供的从空间节点S22到空间节点S31的传输路径示意图；

图3为本发明实施例2提供的从发起任务的用户节点到接收任务的用户节点的信号流图示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的具体实施例1，公开了一种考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1：获取网络实体映射得到的网络数字孪生体中的节点及链路；所述节点分为用户节点和空间节点，所述链路分为空间链路和空地链路；

具体地，在本实施例中，用户节点一般为地面的用户终端，位置相对固定；空间节点为空中的无人机或其他形式的任务活动转发节点。示例性地，假设在网络数字孪生体中：

空间节点集合S＝{S₁,S₂,…,S_N}，N表示空间节点的总数；

用户节点集合U＝{U₁,U₂,…,U_L}，L表示用户节点的总数；

在本实施例中，空地链路分为上行空地链路和下行空地链路。空间节点通过空间和地面之间的上行无线链路(即上行空地链路)接收其覆盖区域内发起任务活动的用户节点U_i的任务活动，并通过空间节点之间的无线链路(空间链路)将任务活动在相邻空间节点之间转发，最后由空间节点通过空间和地面之间的下行无线链路(即下行空地链路)将任务活动发送给接收任务活动的用户节点U_j。

为便于本领域技术人员更好地实施本方案，现做如下定义：

每一空间节点内部包括接收端和发送端；示例性地，空间节点S_x包括接收端s_x'和发送端s_x；

每一用户节点内部包括信源端和信宿端；示例性地，用户节点U_i包括信源端u_i和信宿端u_i'。

因此，网络数字孪生体的用户基本活动(正向传输任务活动)包括：

从用户节点U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端S_x'的上行空地链路发送任务活动ui,sx'；

从空间节点S_x的接收端S_x'到发送端S_x处理任务活动sx',sx；

从空间节点S_x到空间节点S_y的空间链路传输任务活动sx,sy'；

从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路接收活动sz,uj'。

当空间节点的处理速率完全可以满足空间链路接收到的速率时，处理过程中不存在阻塞和排队，则不存在重试反馈活动；当空间节点的接入或处理速率不满足接入的用户速率时，则存在阻塞反馈活动，需要说明的是，阻塞反馈活动需要反馈至发起任务活动的用户节点。具体地，阻塞反馈活动包括：

如果上行空地链路传输阻塞，则有发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点的上行空地链路阻塞反馈任务活动ui,ui

如果空间链路传输阻塞，以空间链路中空间节点S_x的发送端S_x传输阻塞为例，此时，空间链路反馈任务活动sx,ui

如果下行空地链路传输阻塞，以空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路为例，此时，下行空地链路反馈活动sz,ui

步骤S2：基于从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价传递函数，以及空间节点处理任务活动的代价传递函数，获得从相应发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点的等效代价传递函数；所述传输任务活动包括正向传输任务活动和阻塞反馈任务活动；

具体地，步骤S2包括以下步骤：

步骤S21：根据网络数字孪生体中从发起任务的用户节点到接收任务的用户节点的所有传输路径，构建从发起任务的用户节点到接收任务的用户节点的信号流图；在所述信号流图中，基于所述正向传输任务活动、空间节点处理任务活动及其代价传递函数构建前向通路，基于所述阻塞反馈任务活动及其代价传递函数构建反向回路；

步骤S22：根据梅森公式，处理信号流图中的各条前向通路及反向回路的代价传递函数，得到从相应发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点的等效代价传递函数。

需要说明的是，在本实施例中，通过以下方式得到各项代价传递函数：

通过以下方式得到从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价传递函数：

分别根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗及其单位代价，获取相应的代价指标；

分别根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价指标，获得相应的代价矩母函数；

分别将从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价矩母函数与相应任务活动传输概率之间的乘积，作为相应的代价传递函数。

通过以下方式得到从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的代价传递函数：

根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗及其单位代价，获取相应的代价指标；

根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的代价指标，获得相应的代价矩母函数；

将从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的代价矩母函数与相应任务活动传输概率之间的乘积，作为相应的代价传递函数。

延迟、延迟抖动、能量消耗及其单位代价与其相应的代价指标之间均满足如下关系：

c＝cd·d+ce·e+cvd·vd (1)

其中，c表示代价指标；cd、ce、cvd分别表示延迟、延迟抖动、能量消耗的单位代价；d、e、vd分别表示延迟、延迟抖动、能量消耗；

所述代价指标与其相应的代价矩母函数之间均满足如下关系：

M＝E[c] (2)。

其中，M表示代价矩母函数。

具体过程说明如下：

在本实施例中，由于空地链路分为上行空地链路和下行空地链路，因此，空地链路传输任务活动的代价矩母函数分为：上行空地链路传输任务活动的代价矩母函数、下行空地链路传输任务活动的代价矩母函数。下面，对本实施例所涉及的各项代价矩母函数的计算方式做如下说明：

在本实施例中，代价参数包括延迟、延迟抖动和能量消耗。

1)从发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路传输任务活动的代价指标c_ui,sx'表示为：

c_ui,sx'＝cd_ui,sx'·d_ui,sx'+ce_ui,sx'·e_ui,sx'+cvd_ui,sx'·vd_ui,sx' (3)

其中，cd_ui,sx'、ce_ui,sx'、cvd_ui,sx'分别表示从发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路传输任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗的单位代价；d_ui,sx'、e_ui,sx'、vd_ui,sx'分别表示从发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路传输任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗；

从发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路传输任务活动的代价矩母函数M_ui,sx'表示为：

M_ui,sx'＝E[c_ui,sx'] (4)。

2)从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的代价指标c_sx,sy'表示为：

c_sx,sy'＝cd_sx,sy'·d_sx,sy'+ce_sx,sy'·e_sx,sy'+cvd_sx,sy'·vd_sx,sy' (5)

其中，cd_sx,sy'、ce_sx,sy'、cvd_sx,sy'分别表示从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的空间链路传输任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗的单位代价；d_sx,sy'、e_sx,sy'、vd_sx,sy'分别表示从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的空间链路传输任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗；

从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的空间链路传输任务活动的代价矩母函数M_sx,sy'表示为：

M_sx,sy'＝E[c_sx,sy'] (6)。

3)从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路传输任务活动的代价指标c_sz,uj'表示为：

c_sz,uj'＝cd_sz,uj'·d_sz,uj'+ce_sz,uj'·e_sz,uj'+cvd_sz,uj'·vd_sz,uj' (7)

其中，cd_sz,uj'、ce_sz,uj'、cvd_sz,uj'分别表示从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路传输任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗的单位代价；d_sz,uj'、e_sz,uj'、vd_sz,uj'分别表示从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路传输任务活动的的延迟、延迟抖动、能量消耗；

从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路传输任务活动的代价矩母函数M_sz,uj'表示为：

M_sz,uj'＝E[c_sz,uj'] (8)。

4)从空间节点S_x内部接收端s_x'到空间节点S_x的发送端s_x处理任务活动的代价指标c_sx',sx表示为：

c_sx',sx＝cd_sx',sx·d_sx',sx+ce_sx',sx·e_sx',sx+cvd_sx',sx·vd_sx',sx (9)

其中，cd_sx',sx、ce_sx',sx、cvd_sx',sx分别表示从空间节点S_x内部接收端s_x'到空间节点S_x的发送端s_x处理任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗的单位代价；d_sx',sx、e_sx',sx、vd_sx',sx分别表示从空间节点S_x内部接收端s_x'到空间节点S_x的发送端s_x处理任务活动的的延迟、延迟抖动、能量消耗；

从空间节点S_x内部接收端s_x'到空间节点S_x的发送端s_x处理任务活动的代价矩母函数M_sx',_sx表示为：

M_sx',_sx＝E[c_sx',_sx] (10)。

类比可知，阻塞反馈任务活动对应的各项代价指标、代价矩母函数的计算方式均与上述方式类似，只要保证选取的指标参数与相应的阻塞反馈任务相匹配即可，此处不再赘述。

具体地，根据梅森公式，可以得到从发起任务活动的用户节点U_i到接收任务活动的用户节点U_j传输任务活动的等效代价传递函数

其中，

是从发起任务活动的用户节点U_i到接收任务活动的用户节点U_j的第k条传输路径的传输系数；

L表示传输路径总数；

H_i,j表示任务传输信号流图的特征表达式；

是移除与第k条前向路径相接触的回路增益项(包括回路增益的乘积项)(所有节点和箭头)后剩余子图的特征表达式；

L_m,l表示网络数字孪生体中的第l个m阶环；

W(L_m,l)表示第l个m阶环L_m,l的传递函数。

步骤S3：基于所述等效代价传递函数，得到网络实体中从相应发起任务的用户节点到接收任务的用户节点传输任务活动的代价评估结果。

需要说明的是，网络数字孪生体与网络实体中从相应发起任务的用户节点到接收任务的用户节点传输任务活动的代价评估结果。

因此，网络实体中从发起任务活动的用户节点U_i到接收任务活动的用户节点U_j传输任务活动的代价评估结果

表示为：

其中，

表示从发起任务活动的用户节点U_i到接收任务活动的用户节点U_j传输任务活动的等效代价传递函数；p_i,j表示选中由用户节点U_i向用户节点U_j传输任务活动的概率；_s表示拉普拉斯算子。

需要说明的是，在本实施例中，步骤S2中涉及到的传输概率可以预先人为设定。为更接近网络实体的工作过程，还可以根据以下公式设定各传输概率：

1)从发起任务的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路正向传输任务活动时的传输概率p_ui,sx'表示为：

其中，a_ui,sx'表示用户节点U_i的信源端u_i选择可见的空间节点S_x的接收端s_x'作为接入节点执行任务的概率，

表示从U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路的接入阻塞率。

2)发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点的上行空地链路阻塞反馈任务活动时的任务活动传输概率p_ui,ui表示为：

其中，p_r表示阻塞反馈活动成功传输的概率。

3)空间节点内部的接收端s_x'到发送端s_x的任务传输概率p_sx',sx与接收端s_x'到发送端s_x的传输子链路容量、以及当前时段在传任务量的多少有关。具体实施过程中，可根据实际情况进行确定。

4)从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的空间链路正向传输任务活动时的任务传输概率p_sx,sy'表示为：

其中，a_sx,sy'表示空间节点S_x选择临近的空间节点S_y作为下一跳执行任务的概率，

表示空间节点S_x的发送端的发送拥塞率。

5)从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的空间链路阻塞反馈任务活动时的任务传输概率p_sx,ui表示为：

p_sx,ui＝p_r(1-p_sx,sy') (17)。

6)从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路的任务传输概率p_sz,uj'表示为：

当所有资源都被占用、没有空闲时，用户访问被阻塞，接入阻塞率

表示为：

其中，m₁表示空地链路的资源块的总数，

表示空间节点通过上行空地链路接收用户节点发出的任务的到达率。

7)从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路阻塞反馈任务活动时的任务传输概率p_sz,ui表示为：

p_sz,ui＝p_r(1-p_sz,uj′) (20)。

本发明提供的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，在代价评估过程中，将阻塞反馈任务纳入考虑，构建其相应的代价传递函数及传输概率，并参考信号流图，巧妙地利用梅森公式计算等效代价传递函数，最终得到相应的代价评估结果。该方法能够实现代价的量化评估，有效弥补了相关技术空白，便于本领域技术人员对网络实体的代价情况进行更为详实的评估，评估结果可以指导实际的网络实体运行。

实施例2

本发明的具体实施例2，公开了一种考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法示例，描述如下：

图2为从空间节点S22到空间节点S31的传输路径示意图。其中，发出任务的用户节点U22通过上行空地链路向空间节点S22传输任务活动；空间节点S31通过下行空地链路向空间节点S31传输任务活动。

由图2可知，空间节点S22到空间节点S31的任务流传递可以通过四条不相交的传输路径实现：

传输路径一：S22→S21→S31

传输路径二：S22→S32→S31

传输路径三：S22→S12→S11→S10→S20→S30→S31

传输路径四：S22→S23→S24→S25→S35→S45→S44→S43→S42→S41→S31

当任何路径因业务拥塞或节点故障断开时，任务流可以切换到其余三条可用路径中的一条。

图3为从发起任务的用户节点到接收任务的用户节点的信号流图示意图；其中，图中有22个一阶环，如W_u22-22，W_us22-22'W_ss22'-22W_su22-22等。

在这些环中，起始节点和结束节点重合，环中的每个节点都可以通过环中的任何其它节点到达，但环中不包含其他环。在稳态下，根据公式(17)，上图中的信号流图的特征表达式为：

H_22，31＝1-(W_u22-22+W_us22-22'W_ss22'-22W_su22-22+W_us22-22'W_ss22'-22W_ss22-21'W_ss21'-21W_su21-22+…+W_us22-22'W_ss22'-22W_ss22-23'W_ss23'-23W_ss23-24'W_ss24'-24W_ss24-25'W_ss25'-25W_ss25-35'W_ss35'-35W_ss35-45'W_{ss45'- 45}W_ss45-44'W_ss44'-44W_ss44-43'W_ss43'-43W_ss43-42'W_ss42'-42W_ss42-41'W_ss41'-41W_ss41-31'W_ss31'-31W_su31-22) (21)

需要说明的是，在上述公式中，角标_us22-22'的含义与_u22,s22'的含义相同，角标_u22-22的含义与角标_u22,u22一致。因此，W_us22-22'表示从发起任务活动的用户节点U₂₂的信源端u₂₂到空间节点S₂₂的接收端s₂₂的上行空地链路的代价传递函数，由此可以确定上述公式中各项代价传递函数的具体含义。

和/>

是剔除四条不相交路径：

S22→S21→S31；

S22→S32→S31；

S22→S12→S11→S10→S20→S30→S31；

S22→S23→S24→S25→S35→S45→S44→S43→S42→S41→S31

所有节点和流以后的剩余子图特征式：由于消除任何路径后的剩余子图中没有环，特征式为1。

所有不相交的路径都可以传输任务MS_22,31，每条路径传输活动的传递函数：

任务流MS_22,31的等价代价传递函数为：

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，包括：

获取网络实体映射得到的网络数字孪生体中的节点及链路；所述节点分为用户节点和空间节点，所述链路分为空间链路和空地链路；

基于从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价传递函数，以及空间节点处理任务活动的代价传递函数，获得从相应发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点的等效代价传递函数；所述传输任务活动包括正向传输任务活动和阻塞反馈任务活动；

基于所述等效代价传递函数，得到网络实体中从相应发起任务的用户节点到接收任务的用户节点传输任务活动的代价评估结果。

2.根据权利要求1所述的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，所述获得从相应发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点的等效代价传递函数，包括：

根据网络数字孪生体中从发起任务的用户节点到接收任务的用户节点的所有传输路径，构建从发起任务的用户节点到接收任务的用户节点的信号流图；在所述信号流图中，基于所述正向传输任务活动、空间节点处理任务活动及其代价传递函数构建前向通路，基于所述阻塞反馈任务活动及其代价传递函数构建反向回路；

根据梅森公式，处理信号流图中的各条前向通路及反向回路的代价传递函数，得到从相应发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点的等效代价传递函数。

3.根据权利要求2所述的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，网络实体中从发起任务活动的用户节点U_i到接收任务活动的用户节点U_j传输任务活动的代价评估结果

表示为：

其中，W_ci,j(s)表示从发起任务活动的用户节点U_i到接收任务活动的用户节点U_j传输任务活动的等效代价传递函数；p_i,j表示选中由用户节点U_i向用户节点U_j传输任务活动的概率；s表示拉普拉斯算子。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，通过以下方式得到从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价传递函数：

分别根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗及其单位代价，获取相应的代价指标；

分别根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价指标，获得相应的代价矩母函数；

分别将从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间链路、空地链路传输任务活动的代价矩母函数与相应任务活动传输概率之间的乘积，作为相应的代价传递函数。

5.根据权利要求4所述的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，通过以下方式得到从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的代价传递函数：

根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的延迟、延迟抖动、能量消耗及其单位代价，获取相应的代价指标；

根据从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的代价指标，获得相应的代价矩母函数；

将从发起任务活动的用户节点到接收任务活动的用户节点之间的空间节点处理任务活动的代价矩母函数与相应任务活动传输概率之间的乘积，作为相应的代价传递函数。

6.根据权利要求5所述的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，所述延迟、延迟抖动、能量消耗及其单位代价与其相应的代价指标之间均满足如下关系：

c＝cd·d+ce·e+cvd·vd (2)

其中，c表示代价指标；cd、ce、cvd分别表示延迟、延迟抖动、能量消耗的单位代价；d、e、vd分别表示延迟、延迟抖动、能量消耗；

所述代价指标与其相应的代价矩母函数之间均满足如下关系：

M＝E[c] (3)。

其中，M表示代价矩母函数。

7.权利要求5所述的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，从发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路正向传输任务活动时的任务活动传输概率p_ui,sx'表示为：

其中，a_ui,sx'表示用户节点U_i的信源端u_i选择可见的空间节点S_x的接收端s_x'作为接入节点执行任务活动的概率，

表示从U_i的信源端u_i到空间节点S_x的接收端s_x'的上行空地链路的接入阻塞率。

8.权利要求7所述的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，发起任务活动的用户节点U_i的信源端u_i到空间节点的上行空地链路阻塞反馈任务活动时的任务活动传输概率p_ui,ui表示为：

其中，p_r表示阻塞反馈活动成功传输的概率。

9.根据权利要求8所述的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的空间链路正向传输任务活动时的任务传输概率p_sx,sy'表示为：

其中，a_sx,sy'表示空间节点S_x选择临近的空间节点S_y作为下一跳执行任务活动的概率，

表示空间节点S_x的发送端的发送拥塞率；

从空间节点S_x的发送端s_x到空间节点S_y的接收端s_y'的空间链路阻塞反馈任务活动时的任务传输概率p_sx,ui表示为：

p_sx,ui＝p_r(1-p_sx,sy') (7)。

10.根据权利要求9所述的考虑阻塞反馈的网络实体任务活动代价评估方法，其特征在于，从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路正向传输任务活动时的任务传输概率p_sz,uj'表示为：

从空间节点S_z的发送端s_z到用户节点U_j的信宿端u_j'的下行空地链路阻塞反馈任务活动时的任务传输概率p_sz,ui表示为：

p_sz,ui＝p_r(1-p_sz,uj′) (9)。

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