CN113271137A - 一种天基网络异构算力资源的协同处理方法及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天基网络异构算力资源的协同处理方法可读存储介质，本发明通过在卫星上建立异构算力资源信息库，该异构算力资源信息库内存储有该卫星所具有的异构算力，并将其所具有异构算力向相邻的卫星节点进行同步，从而在某卫星节点需要异构算力时能够获取到满足处理任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理，实现在天基节点自身算力不足时能够通过其他卫星节点协同满足任务所需的计算能力，从而加快提升了空间网络智能化水平，并有助于提高网络的传输与处理效率。

Description

一种天基网络异构算力资源的协同处理方法及存储介质
技术领域
本发明涉及空间网络技术领域，特别是涉及一种天基网络异构算力资源的协同处理方法及可读存储介质。
背景技术
利用分布于高低轨的通过星间链路互联的通信卫星组成的网络为全球垂直行业提供差异化的通联服务，已成为各国竞相发展的焦点。尤其是随着航天电子技术的进步，卫星计算能力、存储能力等大幅提高，有力推动和支撑空间大规模通信网络的建设和发展。这一新兴的天基网络和地面网络互联的网络空间，将极大赋能与网络连接的产业形态、业务形态和发展模式。但是现有卫星只能实现单一节点的计算能力，而并不能联合其他卫星节点进行协同计算，从而造成了卫星计算能力的浪费。
发明内容
本发明提供了一种天基网络异构算力资源的协同方法及可读存储介质，以解决现有技术空间卫星节点之间算力不能协调控制而造成的算力资源浪费问题。
第一方面，本发明提供了一种天基网络异构算力资源的协同处理方法，该方法包括：建立卫星节点的异构算力资源信息库，所述异构算力资源信息库内存储有所述卫星节点的异构算力，所述异构算力为所述卫星节点的空闲资源所具有的算力；所述卫星节点向与其相邻的卫星节点交互异构算力资源信息库所具有的异构算力；当某卫星节点需要异构算力时，则计算其自身到其他卫星节点的路径，获取满足处理任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理。
可选地，所述异构算力包括计算能力、支撑计算的存储能力以及链路带宽能力。
可选地，所述异构算力还包括所述卫星节点与其他卫星节点之间的链路时延信息，以及所述卫星节点可用的能源信息和热耗信息。
可选地，所述异构算力资源信息库所具有的异构算力是按照预设数据存储形式来保存的，以便于识别和处理。
可选地，所述异构算力资源信息库是按照预设向量表的要求来保存数据，所述预设向量表所设定的数据存储顺序为：卫星ID、算力类型、空闲算力资源、空闲存储资源、链路带宽、链路时延、能源信息和热耗信息。
可选地，所述卫星节点向与其相邻的卫星节点交互异构算力资源信息库所具有的异构算力，包括：
所述卫星节点向与其相邻的卫星节点交互异构算力资源信息库所具有的异构算力，在交互过程中携带有自身异构算力资源信息库对应的卫星节点标识，所述卫星节点标识用于标识所述异构算力资源信息库所属的卫星节点。
可选地，当卫星节点接收到其他卫星节点发送来的异构算力资源信息库所具有的异构算力后，则建立节点分组表，通过所述节点分组表来对应记录各个卫星节点的卫星节点标识、卫星节点的异构算力、链路时延信息、带宽信息、能源信息和热耗信息，并实时更新所述节点分组。
可选地，当所述卫星节点监测到其自身的异构算力发生变化，或者监测到其存储的节点分组表的内容有更新时，则将更新后的节点分组表发送给其相邻的卫星节点。
可选地，所述当某卫星节点需要异构算力时，则计算其自身到其他卫星节点的路径，获取满足任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理，包括：
当某卫星节点需要异构算力时，则根据其存储的节点分组表计算其自身到其他卫星节点的路径，获取满足处理任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理。
第二方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有信号映射的计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时，以实现上述任一种所述的天基网络异构算力资源的协同处理方法。
本发明有益效果如下：
本发明通过在卫星上建立异构算力资源信息库，该异构算力资源信息库内存储有该卫星所具有的异构算力，并将其所具有异构算力向相邻的卫星节点进行同步，从而在某卫星节点需要异构算力时能够获取到满足处理任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理，实现在天基节点自身算力不足时能够通过其他卫星节点协同满足任务所需的计算能力，从而加快提升了空间网络智能化水平，并有助于提高网络的传输与处理效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明第一实施例提供的一种天基网络异构算力资源的协同处理方法的流程示意图；
图2是本发明第一实施例提供的卫星节点异构算力设施示意图；
图3是本发明第一实施例提供的建立异构算力资源信息库的方法的流程示意图；
图4是本发明第一实施例提供的网络异构算力感知框架示意图。
具体实施方式
本发明针对空间卫星节点之间算力不能协调控制而造成的算力资源浪费问题，通过在卫星上建立异构算力资源信息库，该异构算力资源信息库内存储有该卫星所具有的异构算力，并将其所具有异构算力向相邻的卫星节点进行同步，从而在某卫星节点需要异构算力时能够获取到满足处理任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理，实现在天基节点自身算力不足时能够通过其他卫星节点协同满足任务所需的计算能力，从而加快提升了空间网络智能化水平，并有助于提高网络的传输与处理效率。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
本发明第一实施例提供了一种天基网络异构算力资源的协同处理方法，参见图1，该方法包括：
S101、建立卫星节点的异构算力资源信息库，所述异构算力资源信息库内存储有所述卫星节点的异构算力，所述异构算力为所述卫星节点的空闲资源所具有的算力；
需要说明的是，本发明实施例是在卫星节点上均建立一个异构算力资源信息库，该异构算力资源信息库存储有其自身可提供给其他卫星节点的异构算力，即空闲的算力，具体地，本发明实施例所述异构算力包括计算能力、支撑计算的存储能力以及链路带宽能力，同时还可以包括所述卫星节点与其他卫星节点之间的链路时延信息，以及所述卫星节点可用的能源信息和热耗信息。
具体实施时，为了便于识别和处理，本发明实施例所述异构算力资源信息库所具有的异构算力是按照预设数据存储形式来保存的。
S102、所述卫星节点向与其相邻的卫星节点交互异构算力资源信息库所具有的异构算力；
具体来说，本发明实施例所述卫星节点向与其相邻的卫星节点交互异构算力资源信息库所具有的异构算力，在交互过程中携带有自身异构算力资源信息库对应的卫星节点标识，所述卫星节点标识用于标识所述异构算力资源信息库所属的卫星节点。
当卫星节点接收到其他卫星节点发送来的异构算力资源信息库所具有的异构算力后，则建立节点分组表，通过所述节点分组表来对应记录各个卫星节点的卫星节点标识、卫星节点的异构算力、链路时延信息、带宽信息、能源信息和热耗信息等等，并实时更新所述节点分组。
也就是说，本发明实施例的节点分组表中还存储其他卫星节点所有的相关信息，包括异构算力、链路时延信息以及带宽信息，等等，具体本领域技术人员可以根据需要进行任意设置，本发明对此不作详细论述。
需要说明的是，由于卫星上的存储方式与地面服务器等的存储形式是不同的，所以对于如何存储各种数据以及节点分组表，可以根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不作详细论述。
另外，在具体实施时，本发明实施例中各个卫星节点还需要实施监测其自身的异构算力变化，同时还要监测其他卫星节点的异构算力变化，当所述卫星节点监测到其自身的异构算力发生变化，或者监测到其存储的节点分组表的内容有更新时，则将更新后的节点分组表发送给其相邻的卫星节点。
对于其他卫星节点的变化，本卫星节点可以是基于其他卫星节点发送来的节点分组表来获取到，并根据所获取到的节点分组表来更新自身的节点分组表，然后将更新后的节点分组表再发送给其他卫星节点，具体实施时，卫星节点可仅向其相邻的卫星节点发送其自身的节点分组表。
S103、当某卫星节点需要异构算力时，则计算其自身到其他卫星节点的路径，获取满足处理任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理。
具体来说，本发明实施例是在某卫星节点需要异构算力时，则根据其存储的节点分组表计算其自身到其他卫星节点的路径，获取满足处理任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理。
也即，本发明实施例可在任务需求时，通过计算查找到合适的异构算力来调取并完成任务处理。
总体来说，本发明实施例是针对天基网络异构的算力资源不能进行互相感知的问题，而提出一种主动交互的天基网络异构的算力资源感知的方法，从而解决分布在天基网络卫星节点算力资源发现、匹配和共享问题。
下面将结合图2-图4，通过一个具体的例子对本发明所述的方法进行说明：
本发明实施例提供了基于主动交互的天基网络异构算力资源感知方法，包含以下步骤：
第一步，建立卫星节点自身的异构算力资源信息库。
如图2所示，本发明实施例的卫星节点异构算力包括计算能力、支撑计算的存储能力、链路带宽等能力。在计算能力方面，主要包括由CPU、GPU、DSP、FPGA和ASIC芯片等构成的卫星算力设施，其中CPU提供的算力主用逻辑密集型任务，GPU提供的算力主用大规模矩阵计算性任务，DSP提供的算力主用计算密集型和数据密集型任务，FPGA提供的算力主用信号密集型任务及并行处理任务，ASIC芯片根据其定制特点提供专用的算力服务。
在异构算力资源信息库构建方面，本发明实施例主要依据是根据不同算力类型，提供当前一段时间内的空闲算力资源、空闲存储资源和可用的链路带宽资源，同时包括节点间链路时延信息、可用的能源信息、热耗信息等。因此，为了便于识别和处理，统一给出定量的信息库构建的向量表，该向量表的具体表示为<卫星ID、算力类型、空闲算力资源、空闲存储资源、链路带宽、链路时延、能源信息、热耗信息>，其中算力类型包括CPU、GPU、DSP、FPGA、ASIC等，分别对应的算力资源包括CPU架构、主频、核数、线程数等必要信息，GPU类型、浮点运算剩余能力，DSP类型、浮点运算剩余能力，FPGA类型、浮点运算剩余能力，ASIC类型、计算剩余能力等。存储资源，包括存储器类型如RAM、FLASH等，存储剩余容量比特等，链路带宽，包括每秒传输比特数，链路时延毫秒，能源信息瓦特，热耗信息瓦特。
卫星节点算力设施加电启动和操作***初始化后，即按照信息向量表构建并在非易失存储区域内维护算力资源信息库。
如图3所示，具体本发明实施例构建异构算力资源信息库的方法包括：卫星节点查询自身算力设施，统计算力资源情况，统计支撑算力资源情况，构建算力资源信息向量，最后构建算力资源信息库。
第二步，通过星间链路主动发现邻居节点，交互节点异构算力资源信息库。
当卫星节点间链路建立连接后，卫星节点构建算力分组，通过星间链路发送算力分组，并接收到对方的算力分组，来计算往返链路时延。其中算力分组，内容包括节点异构算力资源信息库，并作为星间链路帧的净荷内容，随星间链路发送。
节点通过星间链路接收对方发送到的算力分组，解析出邻居节点的异构算力信息库，基于邻居节点算力信息库，建立并在非易失存储区域维护自身节点的网络异构算力资源数据库，在数据库中记录各邻居节点各类异构算力资源信息。
节点将自身发现的网络异构算力资源数据库，封装成一个分组，命名为节点分组表等名称，分组可以以发送方的标识符开头，后面是邻居节点列表，列表中对应每个邻居节点，都有发送方到它们的链路状态信息，如延迟、带宽等。之后将分组发送通过节点的自身星间链路发送到附近的邻居节点。
第三步，计算到其他卫星节点的算力路径，形成网络异构算力感知模型。
根据节点的网络异构算力资源数据库，利用Dijkstra算法，计算基于跳数的最短路径，基于图4所示的网络异构算力感知框架，形成网络异构算力资源感知模型，对网络变化进行自动感知，并且实现自主的实时更新感知模型中的信息。
总体来说，本发明实施例设计了一直天基网络节点感知邻居节点的异构算力，并进行协同分配的方法，设计了异构算力资源信息向量格式以及网络异构算力感知框架，使得在天基节点自身算力不足时，可以通过其他节点协同满足任务所需的问题。本发明加快提升了空间网络智能化水平，有助于提高网络的传输与处理效率。
本发明第二实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有信号映射的计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时，以实现本发明第一实施例中任一种所述的天基网络异构算力资源的协同处理方法。本发明实施例的相关内容可参见本发明第一实施例进行理解，在此不做详细论述。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种天基网络异构算力资源的协同处理方法，其特征在于，包括：
建立卫星节点的异构算力资源信息库，所述异构算力资源信息库内存储有所述卫星节点的异构算力，所述异构算力为所述卫星节点的空闲资源所具有的算力；
所述卫星节点向与其相邻的卫星节点交互异构算力资源信息库所具有的异构算力；
当某卫星节点需要异构算力时，则计算其自身到其他卫星节点的路径，获取满足处理任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述异构算力包括计算能力、支撑计算的存储能力以及链路带宽能力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述异构算力还包括所述卫星节点与其他卫星节点之间的链路时延信息，以及所述卫星节点可用的能源信息和热耗信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述异构算力资源信息库所具有的异构算力是按照预设数据存储形式来保存的，以便于识别和处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述异构算力资源信息库是按照预设向量表的要求来保存数据，所述预设向量表所设定的数据存储顺序为：卫星ID、算力类型、空闲算力资源、空闲存储资源、链路带宽、链路时延、能源信息和热耗信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星节点向与其相邻的卫星节点交互异构算力资源信息库所具有的异构算力，包括：
所述卫星节点向与其相邻的卫星节点交互异构算力资源信息库所具有的异构算力，在交互过程中携带有自身异构算力资源信息库对应的卫星节点标识，所述卫星节点标识用于标识所述异构算力资源信息库所属的卫星节点。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
当卫星节点接收到其他卫星节点发送来的异构算力资源信息库所具有的异构算力后，则建立节点分组表，通过所述节点分组表来对应记录各个卫星节点的卫星节点标识、卫星节点的异构算力、链路时延信息、带宽信息、能源信息和热耗信息，并实时更新所述节点分组。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
当所述卫星节点监测到其自身的异构算力发生变化，或者监测到其存储的节点分组表的内容有更新时，则将更新后的节点分组表发送给其相邻的卫星节点。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述当某卫星节点需要异构算力时，则计算其自身到其他卫星节点的路径，获取满足任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理，包括：
当某卫星节点需要异构算力时，则根据其存储的节点分组表计算其自身到其他卫星节点的路径，获取满足处理任务处理要求的最短路径的异构算力进行任务处理。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有信号映射的计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时，以实现权利要求1-9中任意一项所述的天基网络异构算力资源的协同处理方法。
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