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专利号: 202311818092X
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于SFC的低轨卫星网络任务卸载方法,其特征在于,包括以下步骤:101、根据*地面用户u提出的任务卸载请求Q,初始化服务功能链SFC最优部署适应度σ=0,候选映射卫星集合 候选接入卫星集合 计数变量j=0;

102、将卫星集合S中满足用户u接入条件的卫星加入集合Sa,如果 跳转到步骤

103,否则,跳转到步骤111;

103、如果j<|V|,其中,V表示任务卸载所需虚拟网络功能VNF的有序集合,令j=j+1,临时集合Sa′=Sa,跳转到步骤104,否则,跳转到步骤110;

a

104、如果 从Sa′中任意取出一颗卫星s,设用户u的接入卫星s =s,跳转到步骤

105,否则,跳转到步骤103;

a

105、将距离s卫星j跳范围内且满足 的所有卫星加入集合Sm,其中, 表示卫星s的剩余可用计算资源,z0表示VNF实例化所需基础计算资源,如果|V|≤|Sm|,令i=0,跳转到步骤106,否则,跳转到步骤104;

106、如果i<I,其中,I表示在集合Sm中搜索SFC的最大次数,令i=i+1,跳转到步骤107,否则,跳转到步骤104;

a

107、根据接入卫星s ,构建并更新用户u所需SFC的节点和链路映射决策{X,Y},如果成功,跳转到步骤108,否则,跳转到步骤106;

108、根据SFC的映射决策{X,Y},构建并更新用户u所需SFC的资源分配决策Z,如果成功,跳转到步骤109,否则,跳转到步骤106;

* *

109、根据SFC部署决策{X,Y,Z}计算获得SFC部署适应度σ,如果σ≤σ,令σ=σ,SFC最优* * *部署决策{X ,Y ,Z}={X,Y,Z},跳转到步骤106,否则,跳转到步骤106;

* * *

110、输出SFC最优部署决策{X ,Y ,Z};

111、结束;

所述步骤107中构建并更新用户u所需SFC的节点和链路映射决策{X,Y},具体包括以下步骤:a

1)初始化临时集合S′=Sm,临时节点s′=s,计数变量k=0,l=0;

2)如果k<|V|,令k=k+1,跳转到步骤3),否则,跳转到步骤6);

3)对于集合S′中的每一颗卫星s,计算卫星节点s′到s之间的最小代价通路 并从集合S′中删除不存在最小代价通路的卫星节点;

4)如果 计算集合S′中每颗卫星的映射概率ηs,依概率分布{ηs|s∈S′}随机取出S′中的一颗卫星s,跳转到步骤5),否则,跳转到步骤7);

5)将卫星s作为第k个VNF映射卫星加入临时节点映射决策X′,通路 作为第l条虚链路加入临时链路映射决策Y′,将卫星s从集合S′移除,令s′=s,l=l+1,跳转到步骤2);

a

6)计算卫星节点s′到s 之间的最短通路 并将通路 加入Y′,令{X,Y}={X′,Y′},输出SFC映射决策{X,Y};

7)算法结束;

所述步骤108中构建并更新用户u所需SFC的资源分配决策Z的方法,具体包括以下步骤:

11)根据节点映射决策X,将映射卫星依次加入临时集合S′,根据链路映射决策Y,将虚链路所需的带宽b加入SFC资源分配决策Z,计数变量k=0,未分配计算资源的VNF数量v=|V|;

12)如果k<|V|,令k=k+1,跳转到步骤13),否则,跳转到步骤15);

13)如果S′中的第k颗卫星s已部署符合SFC中第k个VNF所需实例,跳转到步骤14),否则,在卫星s中分配该VNF实例化所需基础计算资源z0,令 跳转到步骤14);

14)根据用户u提出的任务卸载请求Q,计算卫星s为用户u分配的任务计算资源 令res res计算剩余计算时延t ,如果t ≥0,令v=v‑1,跳转到步骤12),否则,跳转到步骤18);

15)计算任务Q的卸载完成时延t,如果t>T,跳转到步骤16),否则,跳转到步骤17);

16)将 的卫星从集合S′中移除,如果 根据 的值,对集合S′中的元素降序排列,对S′中的第一颗卫星s,为用户u的VNF实例增配单位计算资源z1,令跳转到步骤15),否则,跳转到步骤18);

17)根据节点映射决策X,将每颗映射卫星s上为用户u分配的任务计算资源 加入Z,输出SFC资源分配决策Z;

18)结束算法;

所述步骤109中SFC部署适应度σ,计算如公式(8)所示:公式(8)中, 分别表示任务卸载所需的归一化计算资源和归一化带宽资源,表示归一化任务卸载完成时延,0≤τ1≤1,0≤τ2≤1,0≤τ3≤1,其中 计算如公式(9)(10)(11)所示:公式(10)中,E表示卫星网络中所有星间物理链路的集合, 表示星间链路e为用户u分配的带宽资源。

2.根据权利要求1所述的一种基于SFC的低轨卫星网络任务卸载方法,其特征在于,所述步骤102中,将卫星集合S中满足用户u接入条件的卫星加入集合Sa的方法具体包括:将满足βu,s≥βmin和Tu,s≥T的卫星s加入集合Sa,其中,βu,s表示地面用户u与卫星s之间的仰角,计算方法如公式(1)所示,βmin表示星地通信最小仰角,Tu,s表示卫星s对地面用户u的剩余服务时间,T表示任务容忍时延;

公式(1)中,Δφ1=φu‑φs,φu和 分别表示地面用户u的经度和纬度,φs和 分别表示卫星s的经度和纬度,R表示地球半径,h表示卫星相对地面的轨道高度。

3.根据权利要求1所述的一种基于SFC的低轨卫星网络任务卸载方法,其特征在于,所述步骤3)中卫星节点s′到s之间的最小代价通路 的求解方法具体包括:根据公式(2)更新卫星网络中每条星间物理链路e的代价ωe,其中,be, 分别表示链路e的总带宽资源和剩余可用带宽资源,te表示链路e的持续时长,b表示任务传输带宽,利用最小代价通路算法计算卫星节点s′到s之间的最小代价通路

4.根据权利要求1所述的一种基于SFC的低轨卫星网络任务卸载方法,其特征在于,所述步骤4)中集合S′中每颗卫星的映射概率ηs的计算如公式(3)所示:公式(3)中, 表示卫星s的剩余可用计算资源 与卫星s的总计算资源zs之比,χs表示卫星s的共享权重因子。

5.根据权利要求4所述的一种基于SFC的低轨卫星网络任务卸载方法,其特征在于,所res述步骤14)中卫星s为用户u分配的任务计算资源 以及剩余计算时延t 的计算如公式(4)和公式(5)所示:res

公式(4)中,o和 分别表示任务Q的任务数据量和任务复杂度,t 表示任务Q的剩余可用计算时延,v表示当前未分配计算资源的VNF数量,公式(5)中,根据链路映射决策Y,获取tra pro tra pro任务传输总时延t 与任务传播总时延t ,其中,t 与t 分别为任务数据通过卸载路径上各物理链路的传输时延累和与传播时延累和。

6.根据权利要求5所述的一种基于SFC的低轨卫星网络任务卸载方法,其特征在于,所述步骤15)中任务Q的卸载完成时延t,计算如公式(6)所示:com tra pro

t=t +t +t  (6)

com

公式(6)中,t 表示任务Q的计算总时延,计算如公式(7)所示。

7.一种电子设备,其特征在于,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于SFC的低轨卫星网络任务卸载方法。