CN116489070B - 针对星上网元系统的网络拓扑构建方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种针对星上网元系统的网络拓扑构建方法、装置及电子设备。任意两个星上网元作为一个星元对，星上网元是搭载在卫星或高空平台HAP上的网元，方法包括：将该系统的周期中的多个时刻依次作为当前时刻，执行如下步骤：确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，基于多个最小时延链路生成当前时刻的网络拓扑；在当前时刻的网络拓扑与上一时刻的网络拓扑不同的情况下，将当前时刻的网络拓扑确定为星上网元系统的基础网络拓扑；基于在周期中得到的一个或者多个基础网络拓扑，生成动态网络拓扑。此种方式构建的动态网络拓扑，能够适应多个星上网元之间不断变化的相对位置，保证星上网元之间传递数据的实时性。
Description
技术领域
本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种针对星上网元系统的网络拓扑构建方法、装置及电子设备。
背景技术
在通信技术领域中，空天地一体化网络是未来6G（6th Generation MobileNetworks，第六代移动通信技术）的关键技术，网元上卫星也是其中的关键特征。在空天地场景下，高度移动的卫星及HAP（High Altitude Platform，高空平台），导致搭载在卫星或HAP上的星上网元之间的相对位置在不断变化，而传统方式设计出的网络拓扑难以适应多个星上网元之间不断变化的相对位置。
因此，如何构建适应多个星上网元之间的相对位置不断变化的网络拓扑是亟待解决的问题。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开提供一种针对星上网元系统的网络拓扑构建方法、装置及电子设备，至少在一定程度上提供了一种适应多个星上网元之间的相对位置不断变化的网络拓扑构建方式。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一个方面，提供一种针对星上网元系统的网络拓扑构建方法，所述星上网元系统包括多个星上网元，所述多个星上网元中的任意两个星上网元作为一个星元对，每一星元对中的两个星上网元之间具有一条或多条链路，星上网元是搭载在卫星或高空平台HAP上的网元，所述方法包括：将所述星上网元系统的周期中的多个时刻依次作为当前时刻，执行如下步骤：确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，基于所述多个最小时延链路生成当前时刻的网络拓扑；在当前时刻的网络拓扑与上一时刻的网络拓扑不同的情况下，将当前时刻的网络拓扑确定为所述星上网元系统的基础网络拓扑；其中，所述周期是所述多个星上网元的共同周期；基于在所述周期中得到的一个或者多个基础网络拓扑，生成动态网络拓扑，其中，基础网络拓扑在所述动态网络拓扑中的有效时长是基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长。
在本公开的一个实施例中，所述确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，包括：获取所述多个星上网元中各个星上网元的转发时延；获取当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延；根据所述转发时延和所述距离时延，确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路。
在本公开的一个实施例中，所述获取所述多个星上网元中各个星上网元的转发时延，包括：获取各个星上网元的性能信息；根据所述性能信息，确定各个星上网元的转发时延。
在本公开的一个实施例中，所述性能信息存储在地面网络管理中心；所述获取所述各个星上网元的性能信息，包括：从所述地面网络管理中心获取所述性能信息。
在本公开的一个实施例中，所述获取当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延，包括：获取各个星上网元的网元轨道信息；根据所述网元轨道信息，确定每一星上网元在当前时刻的位置；根据每一星上网元在当前时刻的位置，确定每一星元对对应的链路的距离；计算所述距离对应的时延，得到当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延。
在本公开的一个实施例中，所述获取各个星上网元的网元轨道信息，包括：获取搭载各个星上网元的卫星或HAP的轨道信息，将所述卫星或HAP的轨道信息作为相应的星上网元的网元轨道信息。
在本公开的一个实施例中，所述获取搭载各个星上网元的卫星或HAP的轨道信息，包括：从地面卫星管理中心获取搭载星上网元的卫星的轨道信息；从地面HAP管理中心获取搭载星上网元的HAP的轨道信息。
在本公开的一个实施例中，还包括：向所述多个星上网元中的每一星上网元发送所述动态网络拓扑，以便于每一星上网元根据所述动态网络拓扑确定传输数据的链路。
根据本公开的另一个方面，提供一种针对星上网元系统的网络拓扑构建装置，所述星上网元系统包括多个星上网元，所述多个星上网元中的任意两个星上网元作为一个星元对，每一星元对中的两个星上网元之间具有一条或多条链路，星上网元是搭载在卫星或高空平台HAP上的网元，所述装置包括：执行模块，用于将所述星上网元系统的周期中的多个时刻依次作为当前时刻，执行如下步骤：确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，基于所述多个最小时延链路生成当前时刻的网络拓扑；在当前时刻的网络拓扑与上一时刻的网络拓扑不同的情况下，将当前时刻的网络拓扑确定为所述星上网元系统的基础网络拓扑；其中，所述周期是所述多个星上网元的共同周期；生成模块，用于基于在所述周期中得到的一个或者多个基础网络拓扑，生成动态网络拓扑，其中，基础网络拓扑在所述动态网络拓扑中的有效时长是基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长。
在本公开的一个实施例中，所述执行模块，用于获取所述多个星上网元中各个星上网元的转发时延；获取当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延；根据所述转发时延和所述距离时延，确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路。
在本公开的一个实施例中，所述执行模块，用于所述获取所述多个星上网元中各个星上网元的转发时延，包括：获取各个星上网元的性能信息；根据所述性能信息，确定各个星上网元的转发时延。
在本公开的一个实施例中，所述性能信息存储在地面网络管理中心；所述执行模块，用于从所述地面网络管理中心获取所述性能信息。
在本公开的一个实施例中，所述执行模块，用于获取各个星上网元的网元轨道信息；根据所述网元轨道信息，确定每一星上网元在当前时刻的位置；根据每一星上网元在当前时刻的位置，确定每一星元对对应的链路的距离；计算所述距离对应的时延，得到当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延。
在本公开的一个实施例中，所述执行模块，用于获取搭载各个星上网元的卫星或HAP的轨道信息，将所述卫星或HAP的轨道信息作为相应的星上网元的网元轨道信息。
在本公开的一个实施例中，所述执行模块，用于从地面卫星管理中心获取搭载星上网元的卫星的轨道信息；从地面HAP管理中心获取搭载星上网元的HAP的轨道信息。
在本公开的一个实施例中，所述装置还包括：发送模块，用于向所述多个星上网元中的每一星上网元发送所述动态网络拓扑，以便于每一星上网元根据所述动态网络拓扑确定传输数据的链路。
根据本公开的再一个方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任一所述的针对星上网元系统的网络拓扑构建方法。
根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的针对星上网元系统的网络拓扑构建方法。
根据本公开的又一个方面，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序或计算机指令，所述计算机程序或所述计算机指令由处理器加载并执行，以使计算机实现上述任一所述的针对星上网元系统的网络拓扑构建方法。
本公开的实施例所提供的技术方案至少包括以下有益效果：
本公开的实施例所提供的技术方案，在星上网元系统的周期中的多个时刻下，确定出该星上网元系统的多个网络拓扑，并将连续多个时刻下结构相同的网络拓扑作为基础网络拓扑。然后基于星上网元系统的周期内确定出的一个或多个基础网络拓扑生成动态网络拓扑，每一基础网络拓扑在动态网络拓扑中的有效时长是基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长。此种方式构建的动态网络拓扑，能够适应多个星上网元之间不断变化的相对位置，基于该动态网络拓扑，可以保证任意两个星上网元之间持续应用低时延的链路，从而保证星上网元之间传递数据的实时性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本公开一个实施例中针对星上网元系统的网络拓扑构建系统的示意图。
图2示出本公开一个实施例中针对星上网元系统的网络拓扑构建方法流程图。
图3示出本公开一个实施例中星上网元A与星上网元B之间的链路示意图。
图4示出本公开一个实施例中表1对应的基础动态网络拓扑的生命周期示意图。
图5示出本公开一个实施例中针对星上网元系统的网络拓扑构建装置示意图。
图6示出本公开一个实施例中的电子设备的结构框图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
为了便于理解，下面首先对本公开涉及到的几个名词进行解释如下：
星上网元：搭载在卫星或HAP上的网元；
最小时延路链路：两个星上网元之间所具有的链路中时延最小的链路；
转发时延：星上网元转发数据的时延；
距离时延：传输距离造成的时延；
性能信息：用于表示星上网元性能的信息，例如，处理器信息、内存信息等；星上网元的转发时延受到性能信息的影响；
卫星的轨道信息：涉及卫星运行轨道的信息，例如，绕地速度、周期、赤道夹角等；利用卫星轨道信息可实时测算出卫星相对于地面的位置；
HAP的轨道信息：涉及HAP运行轨迹的信息，例如，运行路线、速度、周期等；利用HAP的轨迹信息可实时测算出HAP相对于地面的位置；
网元轨道信息：网元的轨道信息与该星上网元所在卫星或HAP的轨道信息相同，根据网元轨道信息可以实时测算出各个星上网元之间的相对位置；
地面卫星管理中心：卫星的地面指挥部，指挥和监视卫星运转、安排卫星作业时间表等，卫星地面管理中存储有各个卫星的轨道信息等；
地面网络管理中心：星上网元的地面管理中心，存储有各个星上网元的性能信息；
地面HAP管理中心：HAP的地面管理中心，存储有各个HAP的轨道信息。
在空天地场景下，高度移动的卫星及HAP，导致搭载在卫星或HAP上的星上网元之间的相对位置在不断变化，而传统方式设计出的网络拓扑难以适应多个星上网元之间不断变化的相对位置，随着星上网元相对位置的变化，应用传统方式确定出的网络拓扑使得各个星上网元之间的传输时延增加，难以保证数据在各个星上网元之间传输时的实时性。
对此，本公开的实施例提供了一种针对星上网元系统的网络拓扑构建方法、装置、电子设备，能够根据多个星上网元之间相对位置动态变化的特点，构建出与星上网元之间动态变化的位置相适应的动态网络拓扑，且应用该动态网络拓扑，可以使星上网元之间持续应用时延较低的链路，从而保证星上网元之间传递数据时的实时性。
图1示出本公开实施例中一种针对星上网元系统的网络拓扑构建系统的示意图，该系统可以应用本公开各种实施例中的针对星上网元系统的网络拓扑构建方法或针对星上网元系统的网络拓扑构建装置。
如图1所示，该针对星上网元系统的网络拓扑构建系统可以包括：网络拓扑生成设备101、地面卫星管理中心102、地面HAP管理中心103、地面网络管理中心104、多个星上网元105。
其中，地面卫星管理中心102存储有卫星对应的数据，该数据包括但不限于：卫星的轨道信息。地面HAP管理中心103存储有HAP对应的数据，该数据包括但不限于：HAP的轨道信息。地面网络管理中心104存储有星上网元对应的数据，该数据包括但不限于：星上网元的性能信息。
网络拓扑生成设备101可以从地面卫星管理中心102获取数据，例如，该数据可以是卫星的轨道信息，或者是其他数据，本公开对此不做限制。网络拓扑生成设备101还可以从地面HAP管理中心103获取数据，例如，该数据可以是HAP的轨道信息，或者是其他数据，本公开对此不做限制。网络拓扑生成设备101还可以从地面网络管理中心104获取数据，例如，该数据可以是星上网元的性能信息，或者是其他数据，本公开对此不做限制。
网络拓扑生成设备101可以对获取到的数据进行处理，例如，网络拓扑生成设备101根据获取到的卫星和HAP的轨道信息，确定相应的星上网元的网元轨道信息，并根据网元的轨道信息测算出任一时刻下各个星上网元之间的相对位置，进而能够根据该任一时刻下各个星上网元的相对位置，确定该任一时刻下任意两个向上网元之间的链路的距离，之后再根据该距离确定在该任一时刻下，该任意两个星上网元之间的链路的距离时延。
网络拓扑生成设备101还可以根据获取的星上网元的性能信息，计算出各个星上网元的转发时延，进而根据转发时延和任意一个时刻下的传输时延，确定出星上网元系统在该时刻下的网络拓扑。
网络拓扑生成设备101还可以在星上网元系统的周期中的各个时刻下确定出星上网元系统的多个网络拓扑，以及根据该多个网络拓扑确定出一个或多个基础网络拓扑，之后，根据该一个或多个基础网络拓扑生成动态网络拓扑。
网络拓扑生成设备101还可以向多个星上网元105中的任意一个星上网元发送动态网络拓扑。
网络拓扑生成设备101、地面卫星管理中心102、地面HAP管理中心103、地面网络管理中心104、多个星上网元105之间通过网络实现通信连接。
网络拓扑生成设备101可以是各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、台式计算机、服务器等。可选地，服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN（Content DeliveryNetwork，内容分发网络）、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
在一个实施例中，网络拓扑生成设备101属于地面网络管理中心104。
本领域技术人员可以知晓，图1中的星上网元的数量仅仅是示意性的，根据实际需要，可以具有任意数目的星上网元。本公开实施例对此不作限定。
下面结合附图及实施例对本示例实施方式进行详细说明。
本公开实施例中提供了一种针对星上网元系统的网络拓扑构建方法，该方法可以由任意具备计算处理能力的电子设备执行。例如，该电子设备是网络拓扑生成设备。
其中，星上网元系统包括多个星上网元，该多个星上网元中的任意两个星上网元作为一个星元对，每一星元对中的两个星上网元之间具有一条或多条链路，星上网元是搭载在卫星或高空平台HAP上的网元。
图2示出本公开一个实施例中的针对星上网元系统的网络拓扑构建方法流程图，如图2所示，本公开实施例中提供的针对星上网元系统的网络拓扑构建方法包括如下S201至S202。
S201，将星上网元系统的周期中的多个时刻依次作为当前时刻，执行如下S2011至S2012。
其中，星上网元系统的周期是该星上网元包括的多个星上网元的共同周期。
S2011，确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，基于多个最小时延链路生成当前时刻的网络拓扑。
其中，最小时延链路是星元对包括的两个星上网元之间所具有的链路中时延最小的链路。在一个实施例中，链路的时延可以是该链路对应的两个星上网元中，一个星上网元将数据传递至另一个星上网元所需的时间。
例如，星上网元A与星上网元B之间的链路可以如图3所示，在图3中，星上网元A与星上网元B之间的链路包括：
链路1、星上网元A-星上网元C-星上网元B；
链路2、星上网元A-星上网元D-星上网元B。
若在当前时刻，链路1的时延为100ms（毫秒），链路2的时延为90ms，则确定链路2为星上网元A与星上网元B在当前时刻下的最小时延链路，可以将该链路2记为l AB。
当前时刻可以记为t，当前时刻的网络拓扑可以记为Topo（t），该Topo（t）包括当前时刻各个星元对对应的最小时延链路。
在一个实施例中，确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，可以包括：获取多个星上网元中各个星上网元的转发时延；获取当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延；根据转发时延和该距离时延，确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路。
在一个实施例中，获取多个星上网元中各个星上网元的转发时延，可以包括：获取各个星上网元的性能信息；根据该性能信息，确定各个星上网元的转发时延。
其中，星上网元的性能信息用于表示星上网元转发数据时的性能，关于性能数据具体包括哪些数据，本公开不做限制，可根据星上网元转发数据所需要应用到的硬件资源所对应的性能信息确定。例如，通常星上网元转发数据需要使用到的硬件资源包括CPU（Central Processing Unit，中央处理器）和内存，则星上网元对应的性能信息包括：星上网元上配置的CPU和内存所对应的性能参数。
在一个实施例中，各个星上网元的性能信息性能信息存储在地面网络管理中心，获取各个星上网元的性能信息，可以包括：从地面网络管理中心获取该性能信息。
性能信息表示了星上网元转发数据的性能，根据该性能可以确定出星上网元转发数据所需的时间，即转发时延。
在另一个实施例中，根据各个星上网元的性能信息确定出各个星上网元的转发时延后，可以将各个星上网元的转发时延存储在网络拓扑生成设备，以便于后续再次获取各个星上网元的转发时延时，可以直接从网络拓扑生成设备的存储器中获取。
在一个实施例中，获取当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延，可以包括：获取各个星上网元的网元轨道信息；根据网元轨道信息，确定每一星上网元在当前时刻的位置；根据每一星上网元在当前时刻的位置，确定每一星元对对应的链路的距离；计算距离对应的时延，得到当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延。
在一个实施例中，获取各个星上网元的网元轨道信息，可以包括：获取搭载各个星上网元的卫星或HAP的轨道信息，将卫星或HAP的轨道信息作为相应的星上网元的网元轨道信息。
由于星上网元随着卫星或HAP运动，因此，搭载星上网元的卫星或HAP的轨道信息即为星上网元的网元轨道信息。
在一个实施例中，卫星的轨道信息存储在地面卫星管理中心，HAP的轨道信息存储在地面HAP管理中心，获取搭载各个星上网元的卫星或HAP的轨道信息，可以包括：从地面卫星管理中心获取搭载星上网元的卫星的轨道信息；从地面HAP管理中心获取搭载星上网元的HAP的轨道信息。
在另一个实施例中，确定各个星上网元的网元轨道信息后，可以将该网元轨道信息存储在网络拓扑生成设备，以便于下一次使用该网元轨道信息时，可以直接从存储器中获取该网元轨道信息。
根据网元轨道信息确定各个星上网元的相对位置后，可以直接计算出该任意两个星上网元之间的距离，之后可以直接计算该距离对应的距离时延。其中，距离时延是无线电信号在卫星所在的环境中，传播该距离时延对应的距离所需要的时间。
在一个实施例中，根据转发时延和该距离时延，确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，可以包括：计算每一个星元对对应的链路的时延；从每一星元对对应的一个或多个时延中选取最小时延，将每一最小时延对应的链路作为相应星元对的最小时延链路。
在一个实施例中，可以采用如下公式1计算链路的时延。
时延=距离时延+多个转发时延 公式1
其中，多个转发时延是链路中除两端的星上网元外的多个其他星上网元的转发时延之和。
例如，星上网元1与星上网元2之间的链路为：星上网元1-星上网元3-星上网元2，其中，星上网元3的转发时延是50ms，当前时刻下，星上网元1到星上网元3的距离与星上网元3到星上网元2的距离之和对应的距离时延为60ms，则当前时刻下，星上网元1与星上网元2之间的链路的时延为60ms+50ms=110ms。
例如，一个星元对对应有3条链路，该三条链路的时延分别为1000ms、800ms、1200ms，则该星元对对应的最小时延链路是该800ms的时延对应的链路。
确定出当前时刻的各个星元对的最小时延链路后，该各个星元对对应的最小时延链路组成了当前时刻的网络拓扑。例如，当前时刻的网络拓扑为Topo（t）=（l 12，l 13，…，l 1n，l 22，…，l 2n，…l （n-1）n），其中，n为星上网元的数量，l 12为性星上网元1与星上网元2在t时刻的最小时延链路（其他l 13-l （n-1）n不再一一赘述，均为相应两个星上网元的最小时延链路）。
S2012，在当前时刻的网络拓扑与上一时刻的网络拓扑不同的情况下，将当前时刻的网络拓扑确定为星上网元系统的基础网络拓扑。
根据S2011得到当前时刻的一个网络拓扑，而当前时刻的网络拓扑与上一时刻的网络拓扑相同的情况下，说明在上一时刻至当前时刻之间，该网络拓扑所包括的链路持续是各个星上网元之间的最小时延链路。
而当前时刻的网络拓扑与上一时刻的网络拓扑不相同的情况下，说明上一时刻的网络拓扑包括的链路中存在一个或多个链路在当前时刻不是最小时延链路，即上一时刻的网络拓扑已在当前时刻已不是最优网络拓扑。
需要说明的是，在星上网元的周期中的第一个时刻经S2011得到的拓扑网络不存在上一时刻的网络拓扑，或是上一时刻的网络拓扑为空集，相应地，该第一个时刻得到的网络拓扑直接作为基础网络拓扑。
S202，基于在该周期中得到的一个或者多个基础网络拓扑，生成动态网络拓扑，其中，基础网络拓扑在动态网络拓扑中的有效时长是基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长。
在一个实施例中，基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长，是指网络拓扑首次作为基础网络拓扑的时刻切与换到下一基础网络拓扑的时刻之间的时间差。
例如，t时刻确定出的网络拓扑与上一个时刻的网络拓扑不同，则t时刻确定出的网络拓扑在t时刻首次作为基础网络拓扑，在t时刻至P时刻中每次确定出的网络拓扑均与t时刻确定出的网络拓扑相同，且在P时刻的下一时刻（T时刻）确定出的网络拓扑与t时刻的网络拓扑不同，则t时刻确定出的网络拓扑的有效时长为T-t。
关于任意星上网元系统的周期中相邻两个时刻之间的时间间隔（Δt）具体为多少，本公开不做限制，可根据经验设定。例如，Δt为1分钟，或者Δt为3分钟。
在一个实施例中，动态网络拓扑包括多个基础网络拓扑及每一基础网络拓扑的有效时长。
例如，动态网络拓扑包括的内容可以如下表1所示。
表1
其中，T1+T2+…+Tm=T，该T为星上网元系统的周期。T1、T2、Tm分别为基础网络拓扑Topo（1）、Topo（2）、Topo（m）的有效时长。
表1对应的基础动态网络拓扑的生命周期可以如图4所示。t0与t1的时间差为T1，t2与t1的时间差为T2，tm与t（m-1）的时间差为Tm。
在另一个实施例中，动态网络拓扑包括的内容可以如下表2所示，
表2
如表2所示，动态网络拓扑包括多个基础网络拓扑及每一基础网络拓扑的有效时长，以及每一基础网络拓扑的起始时刻，该起始时刻是星上网元应用基础网络拓扑的起始时间。
在又一个实施例中，动态网络拓扑包括多个基础网络拓扑及每一基础网络拓扑的有效时长，以及一或多个基础网络拓扑的起始时刻，起始时刻是星上网元应用基础网络拓扑的时间。
在一个实施例中，得到动态拓扑网络后，可以还包括：向该多个星上网元中的每一星上网元发送动态网络拓扑，以便于每一星上网元根据动态网络拓扑确定传输数据的链路。
本公开的实施例所提供的技术方案，在星上网元系统的周期中的多个时刻下，确定出该星上网元系统的多个网络拓扑，并将连续多个时刻下结构相同的网络拓扑作为基础网络拓扑。然后基于星上网元系统的周期内确定出的一个或多个基础网络拓扑生成动态网络拓扑，每一基础网络拓扑在动态网络拓扑中的有效时长是基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长。此种方式构建的动态网络拓扑，能够适应多个星上网元之间不断变化的相对位置，基于该动态网络拓扑，可以保证任意两个星上网元之间持续应用低时延的链路，从而保证星上网元之间传递数据的实时性。
基于同一发明构思，本公开实施例中还提供了一种针对星上网元系统的网络拓扑构建装置，其中，星上网元系统包括多个星上网元，多个星上网元中的任意两个星上网元作为一个星元对，每一星元对中的两个星上网元之间具有一条或多条链路，星上网元是搭载在卫星或高空平台HAP上的网元。如下面的实施例所述。由于该装置实施例解决问题的原理与上述方法实施例相似，因此该装置实施例的实施可以参见上述方法实施例的实施，重复之处不再赘述。
图5示出本公开一个实施例中的针对星上网元系统的网络拓扑构建装置示意图，如图5所示，该装置包括：执行模块501，用于将星上网元系统的周期中的多个时刻依次作为当前时刻，执行如下步骤：确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，基于多个最小时延链路生成当前时刻的网络拓扑；在当前时刻的网络拓扑与上一时刻的网络拓扑不同的情况下，将当前时刻的网络拓扑确定为星上网元系统的基础网络拓扑；其中，周期是多个星上网元的共同周期；生成模块502，用于基于在周期中得到的一个或者多个基础网络拓扑，生成动态网络拓扑，其中，基础网络拓扑在动态网络拓扑中的有效时长是基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长。
在本公开的一个实施例中，执行模块501，用于获取多个星上网元中各个星上网元的转发时延；获取当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延；根据转发时延和距离时延，确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路。
在本公开的一个实施例中，执行模块501，用于获取多个星上网元中各个星上网元的转发时延，包括：获取各个星上网元的性能信息；根据性能信息，确定各个星上网元的转发时延。
在本公开的一个实施例中，性能信息存储在地面网络管理中心；执行模块，用于从地面网络管理中心获取性能信息。
在本公开的一个实施例中，执行模块501，用于获取各个星上网元的网元轨道信息；根据网元轨道信息，确定每一星上网元在当前时刻的位置；根据每一星上网元在当前时刻的位置，确定每一星元对对应的链路的距离；计算距离对应的时延，得到当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延。
在本公开的一个实施例中，执行模块501，用于获取搭载各个星上网元的卫星或HAP的轨道信息，将卫星或HAP的轨道信息作为相应的星上网元的网元轨道信息。
在本公开的一个实施例中，执行模块501，用于从地面卫星管理中心获取搭载星上网元的卫星的轨道信息；从地面HAP管理中心获取搭载星上网元的HAP的轨道信息。
在本公开的一个实施例中，装置还包括：发送模块503，用于向多个星上网元中的每一星上网元发送动态网络拓扑，以便于每一星上网元根据动态网络拓扑确定传输数据的链路。
本公开的实施例所提供的技术方案，在星上网元系统的周期中的多个时刻下，确定出该星上网元系统的多个网络拓扑，并将连续多个时刻下结构相同的网络拓扑作为基础网络拓扑。然后基于星上网元系统的周期内确定出的一个或多个基础网络拓扑生成动态网络拓扑，每一基础网络拓扑在动态网络拓扑中的有效时长是基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长。此种方式构建的动态网络拓扑，能够适应多个星上网元之间不断变化的相对位置，基于该动态网络拓扑，可以保证任意两个星上网元之间持续应用低时延的链路，从而保证星上网元之间传递数据的实时性。
所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式（包括固件、微代码等），或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
下面参照图6来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备600。图6显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元610、上述至少一个存储单元620、连接不同系统组件（包括存储单元620和处理单元610）的总线630。
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元610执行，使得所述处理单元610执行本说明书上述“具体实施方式”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。
存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元（RAM）6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元（ROM）6203。
存储单元620还可以包括具有一组（至少一个）程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备600也可以与一个或多个外部设备640（例如键盘、指向设备、蓝牙设备等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图6所示，网络适配器660通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的方法。
在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。其上存储有能够实现本公开上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“具体实施方式”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。
本公开中的计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
在本公开中，计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可选地，计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
在具体实施时，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序或计算机指令，计算机程序或计算机指令由处理器加载并执行，以使计算机实现本说明书上述“具体实施方式”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
通过以上实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围由所附的权利要求指出。
Claims (11)
1.一种针对星上网元系统的网络拓扑构建方法，其特征在于，所述星上网元系统包括多个星上网元，所述多个星上网元中的任意两个星上网元作为一个星元对，每一星元对中的两个星上网元之间具有一条或多条链路，星上网元是搭载在卫星或高空平台HAP上的网元，所述方法包括：
将所述星上网元系统的周期中的多个时刻依次作为当前时刻，执行如下步骤：
确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，基于所述多个最小时延链路生成当前时刻的网络拓扑；
在当前时刻的网络拓扑与上一时刻的网络拓扑不同的情况下，将当前时刻的网络拓扑确定为所述星上网元系统的基础网络拓扑；
其中，所述周期是所述多个星上网元的共同周期；
基于在所述周期中得到的一个或者多个基础网络拓扑，生成动态网络拓扑，其中，基础网络拓扑在所述动态网络拓扑中的有效时长是基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，包括：
获取所述多个星上网元中各个星上网元的转发时延；
获取当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延；
根据所述转发时延和所述距离时延，确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述多个星上网元中各个星上网元的转发时延，包括：
获取各个星上网元的性能信息；
根据所述性能信息，确定各个星上网元的转发时延。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述性能信息存储在地面网络管理中心；所述获取所述各个星上网元的性能信息，包括：
从所述地面网络管理中心获取所述性能信息。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延，包括：
获取各个星上网元的网元轨道信息；
根据所述网元轨道信息，确定每一星上网元在当前时刻的位置；
根据每一星上网元在当前时刻的位置，确定每一星元对对应的链路的距离；
计算所述距离对应的时延，得到当前时刻每一星元对对应的各条链路的距离时延。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取各个星上网元的网元轨道信息，包括：
获取搭载各个星上网元的卫星或HAP的轨道信息，将所述卫星或HAP的轨道信息作为相应的星上网元的网元轨道信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取搭载各个星上网元的卫星或HAP的轨道信息，包括：
从地面卫星管理中心获取搭载星上网元的卫星的轨道信息；
从地面HAP管理中心获取搭载星上网元的HAP的轨道信息。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：
向所述多个星上网元中的每一星上网元发送所述动态网络拓扑，以便于每一星上网元根据所述动态网络拓扑确定传输数据的链路。
9.一种针对星上网元系统的网络拓扑构建装置，其特征在于，所述星上网元系统包括多个星上网元，所述多个星上网元中的任意两个星上网元作为一个星元对，每一星元对中的两个星上网元之间具有一条或多条链路，星上网元是搭载在卫星或高空平台HAP上的网元，所述装置包括：
执行模块，用于将所述星上网元系统的周期中的多个时刻依次作为当前时刻，执行如下步骤：
确定每一星元对对应的链路中的最小时延链路，得到多个最小时延链路，基于所述多个最小时延链路生成当前时刻的网络拓扑；
在当前时刻的网络拓扑与上一时刻的网络拓扑不同的情况下，将当前时刻的网络拓扑确定为所述星上网元系统的基础网络拓扑；
其中，所述周期是所述多个星上网元的共同周期；
生成模块，用于基于在所述周期中得到的一个或者多个基础网络拓扑，生成动态网络拓扑，其中，基础网络拓扑在所述动态网络拓扑中的有效时长是基础网络拓扑切换到下一基础网络拓扑前持续的时长。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；以及
存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1～8中任意一项所述的针对星上网元系统的网络拓扑构建方法。
11.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～8中任意一项所述的针对星上网元系统的网络拓扑构建方法。
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