一种面向异构星地网络的物联网节点接入调度方法和系统与流程

本发明涉及卫星通信，特别涉及一种面向异构星地网络的物联网节点接入调度方法和系统。

背景技术：

1、在传统的异构星地网络中，物联网节点通过调度卫星和地面网络来获得通信服务。当前的调度方法主要关注以下两个方面：

2、1.覆盖范围：确保物联网节点处于网络的覆盖范围内。

3、2.资源服务的及时性：保证节点能够迅速接入网络并获得所需的通信资源。

4、然而，这种调度方法存在显著的不足之处：

5、缺乏节点与网络之间关联性的考虑：

6、现有方法未充分考虑新接入的物联网节点与异构星地网络之间的关联性。不同物联网节点在接入网络时，可能对服务质量、延迟、带宽等有不同的需求，而这些需求与不同网络的能力和特性之间存在关联。如果忽视这种关联性，可能导致节点接入后无法获得最佳的通信体验，进而影响整体网络的服务质量。

7、现有技术的缺陷主要包括以下几点：

8、1.忽略匹配度的重要性：

9、当前的调度方法通常忽略了物联网节点与异构星地网络之间的匹配度问题。匹配度反映了节点需求与网络能力之间的契合程度。在没有考虑匹配度的情况下，节点可能被分配到不适合的网络中，导致资源利用率低下和服务质量下降。

10、2.难以适应动态变化的网络环境：

11、随着物联网节点数量的增加和网络环境的不断变化，传统方法难以实时适应和调整。这种缺乏灵活性的调度方法在面对复杂多变的网络条件时显得力不从心，难以有效优化资源分配和服务质量。

12、3.缺乏智能化决策支持：

13、传统方法主要依赖于预设的规则和静态参数，缺乏智能化的决策支持机制。无法根据实时的网络状态和节点需求进行动态调整，导致在实际应用中难以达到最佳效果。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种面向异构星地网络的物联网节点接入调度方法和系统。引入关联性和匹配度的考虑，通过智能算法实现动态调度，提升资源利用效率和服务质量。

2、为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种面向异构星地网络的物联网节点接入调度方法，包括：

4、判断访问异构星地网络的物联网节点是否是新接入物联网节点；

5、若物联网节点是新接入节点，则需确定可提供通信服务的异构星地网络之间的关联度；否则，采用关联度和匹配度的方式进行服务网络调度。

6、通过过滤算法确定异构星地网络关联度的基础上，根据确定的关联度及预先设置的关联度权重系数，预测物联网节点拟接入异构星地网络的匹配度；

7、将匹配度最高的异构星地网络调度给物联网节点提供服务。

8、进一步地，所述关联度表示为：

9、

10、其中，gij表示异构星地网络i与异构星地网络j之间的关联度，ni表示异构星地网络i服务过的物联网节点数量，nj表示对异构星地网络j服务过的物联网节点数量。

11、进一步地，所述匹配度表示为：

12、

13、其中，sim(i,j)sum表示异构星地网络i与异构星地网络j之间新的匹配度，sim(i,j)表示通过过滤算法确定的异构星地网络i与异构星地网络j之间的匹配度，表示匹配度权重系数。

14、进一步地，计算服务质量的匹配度sim(i,j)表示为：

15、

16、其中，同时对异构星地网络i与异构星地网络j，rui和ruj分别表示物联网节点u在异构星地网络i与异构星地网络j的下的服务质量，和分别表示uij中所有物联网节点在异构星地网络i与异构星地网络j的下的服务质量。

17、进一步地，所述物联网节点接入调度方法还包括：

18、获取物联网节点在异构星地网络的接入服务时间；

19、根据物联网节点在异构星地网络的获得不同服务时间的差值，确定调度因子；

20、根据确定的新的匹配度及调度因子，预测物联网节点在异构星地网络的获得的服务质量。

21、进一步地，所述调度因子表示为：

22、

23、其中，wt表示调度因子，tui表示物联网节点u接入异构星地网络i的服务时间；t0表示物联网节点u接入异构星地网络i的服务的采样时间。

24、进一步地，所述预测到的物联网节点u接入异构星地网络i的服务质量表示为：

25、

26、其中，rui表示预测到的物联网节点u接入异构星地网络i的服务质量，n表示异构星地网络的集合。

27、本发明还公开了一种面向异构星地网络的物联网节点接入调度系统，该系统能够用于实施上述的物联网节点接入调度方法，具体的，包括：

28、节点状态判断模块：判断访问异构星地网络的物联网节点是否是新接入节点。

29、网络关联度确定模块：若物联网节点是新接入节点，确定可提供通信服务的异构星地网络之间的关联度。

30、服务网络调度模块：若物联网节点不是新接入节点，采用关联度和匹配度的方式进行服务网络调度。

31、关联度计算模块：通过过滤算法确定异构星地网络的关联度。

32、匹配度预测模块：根据确定的关联度及预先设置的关联度权重系数，预测物联网节点拟接入异构星地网络的匹配度。

33、网络选择模块：将匹配度最高的异构星地网络调度给物联网节点提供服务。

34、接入服务时间获取模块：获取物联网节点在异构星地网络的接入服务时间。

35、调度因子计算模块：根据物联网节点在异构星地网络获得不同服务时间的差值，确定调度因子。

36、服务质量预测模块：根据确定的新的匹配度及调度因子，预测物联网节点在异构星地网络获得的服务质量。

37、本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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上述物联网节点接入调度方法。

38、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述物联网节点接入调度方法。

39、与现有技术相比，本发明的优点在于：

40、1.通过智能调度算法，将物联网节点分配到最适合的异构星地网络，优化资源利用效率，避免网络资源浪费。

41、2.通过匹配度预测和服务质量评估，确保物联网节点接入到具有最佳服务质量的网络，提高通信稳定性和可靠性。

42、3.根据物联网节点的实时状态和网络条件动态调整接入策略，适应不断变化的网络环境和通信需求。

43、4.通过快速判断和调度，提高物联网节点接入网络的响应速度，减少通信延迟，提升用户体验。

44、5.利用异构星地网络的多样性，扩展物联网节点的覆盖范围，确保在各种地理环境下都能实现可靠通信。

45、6.通过关联度和匹配度计算，将负载均衡分配到各个异构星地网络，避免单一网络的过载问题，提高系统整体性能。

46、7.采用过滤算法和调度因子计算，为网络选择提供智能决策支持，减少人工干预，提高决策准确性。

47、8.通过优化节点接入策略，减少不必要的网络切换和通信功耗，有助于延长物联网设备的电池寿命。