第三十章 無線與衛星通信(一)(3 / 3)

4.結論

為了提高衛星網絡的自治能力,將衛星網絡看作與地麵係統相對獨立的自治係統。采用離線路由算法,雖然可以最小化路由信令開銷,卻使得網絡基本沒有抗毀能力。從仿真結果可以看出,抗毀路由算法的信令開銷明顯的低於OSPF算法。尤其是當網絡無故障時,該算法的信令開銷很小,效率卻與OSPF完全相同;當網絡出現故障後,信令開銷增大,但隻限於故障ISL附近的衛星,且集中在故障ISL所在簇的簇首(可能還會波及到相鄰簇簇首)。

在實際的衛星網絡中,大量衛星和ISL出現故障的概率並不高,而且故障鏈路修複後還可以重新使用“路由離線初始化”建立的最佳路由,所以抗毀路由算法用於LEObrMEO衛星網絡是適合的。

衛星網絡中資源管理與任務管理的研究

薑月秋、王光興

(東北大學信息科學與工程學院;沈陽工業學院通信與網絡研究所)

摘要:本文定義了適用於衛星網的資源管理和任務管理內容,在多元化網絡管理協議MNMP的基礎上,設計了資源管理與任務管理的體係結構和實現方式,為衛星網的資源選擇問題的描述與實現提供的實現方法。資源管理與任務管理的應用可以最大限度的利用網絡資源,提高了用戶對衛星網絡的使用效率,將管理的層次進一步提升到對於應用的支持上。

關鍵詞:計算機係統結構;衛星網絡;網絡管理;資源管理;任務管理;

1.引言

衛星網是由各種衛星和航天器組成的動態網絡,由於衛星的發射成本和運行成本與衛星的重量成正比,且衛星入軌後的資源通常是不可擴充的,這就造成了單個衛星上的資源相對有限;而且將整個空間資源整合成一個統一的有機整體,實現各種資源的全麵共享,可以有效地提供信息服務、計算服務、存儲服務、通信服務以及偵察、導航定位、預警等服務功能。那麼要想在有限的資源上實現共享,首先就要查清空間所有可用資源;然後將用戶提交的任務根據資源情況來分配,這樣,衛星網絡必須具備資源管理和包括任務調度的任務管理的功能。

2.網絡管理中衛星網絡的資源與任務的定位

具體來說,資源管理的目的是使用戶了解係統中各類資源的存在情況,使用情況,為任務管理提供依據,並通過對資源進行預留等設置使任務有效地使用衛星網絡的資源,平衡負載,優化性能,獲得最大的網絡使用效率,降低任務的阻塞率,保證任務執行和網絡管理的實時性,為管理應用程序提供服務質量(QoS)保證。

任務管理是用戶通過該功能向網絡提交任務、為任務指定所需資源、並監測任務的運行狀態、返回任務執行結果及刪除任務等。利用網絡管理的手段來實現資源與任務管理可以更加方便和有效。

衛星網是一個以衛星等航天器為核心的互聯網絡,它可分資源子網、通信子網、用戶終端和網絡保障4個部分。資源子網實際上就是能夠獲取、存儲和處理信息資源的部分,信息資源包括導航信息、環境信息和預警信息及偵察br監視信息以及對上述信息處理後獲得的新信息。通信子網專門提供的信息傳輸通道,包含寬帶雙向通信、廣播和中繼通信等形式。本文把資源子網和通信子網的主要功能設備以及一些邏輯資源(如頻率、頻帶等)作為資源管理的主要內容。用戶終端則包含各種應用設備,是最終體現網絡價值的部分;網絡保障含有運載火箭、能源係統等保障網絡正常運行的工具它們不能為整個網絡共享,所以隻作為一般查詢內容,為資源調度提供依據,對它們的操作作為配置管理和性能管理等常規管理的內容。在資源上所承載的業務,定義為任務管理中的任務。

3.資源管理與任務管理的內容

衛星網的管理中,借鑒了網格技術的思想來設計資源管理和任務管理,以期有效地將空間上分布的各種衛星上的高性能處理係統、大型數據存儲係統、寬帶通信係統、各種精密數字化儀器設備以及控製係統等各種資源融為一體,實現跨地域的、天地一體的、分布的高性能聯合、協同計算,信息處理服務和決策支持服務,發揮網絡上資源的綜合效能。

目前的資源管理和任務管理研究都集中於對某單一種類的資源和任務進行調度和管理,如對計算資源、存儲資源等,而對於整個網絡而言,它是資源受限條件下,多種不同資源和任務的管理,因此,資源管理與任務管理的實現應具有靈活性和可擴展性,在邏輯上分為如下幾層。

3.1實體映射層

本層提供衛星上可用的物理或邏輯資源實體到管理對象的映射,相應的所有對資源對象和任務對象的操作都被定義為該對象的方法,方法的實現全部由衛星節點的代理支持。由衛星節點的MNMP代理中相應資源監測組件負責偵測可用的軟硬件資源的特性、當前負荷、狀態等信息,並刷新相應管理對象的屬性。為了進行資源管理,對資源和任務進行了抽象,定義了一係列用於資源管理和任務管理的被管對象,包括:管理站端任務對象、代理端資源對象、代理端調度策略對象、代理端調度對象等其他相應對象。

3.2資源管理操作層

這一層的作用是由管理站對代理端資源對象實施控製,對可用資源進行初始化、監測、統計等。MNMP協議提供了資源預留原語來對資源對象進行分配控製,提供任務原語實現對任務對象的初始化。資源管理中資源的基本信息通過MNMP的Get原語獲得。統計結果為資源分析提供依據。為了增加對代理資源預留的有效性,在MNMP的原語設計中增加了資源預留原語。