低轨星座通信网络边缘计算架构研究

发布时间：2021-08-17 07:58

　　由于低轨星座通信网络覆盖范围大、组网灵活、花费较低等优势,适用于实现万物互联和全球通信。但是,由于卫星通信网络中存在较大的传输时延,不能有效满足高实时性业务的低时延需求。为满足低轨星座通信网络中实时性业务的需求,论文借鉴地面宽带网络中边缘计算技术相关研究,将其应用在低轨星座通信网络,把云计算中心的处理能力下沉到靠近用户的网络边缘,从而降低任务的响应时延、减少低轨星座通信网络的回传网络带宽消耗。论文的研究工作主要从以下几个方面展开:首先,论文针对低轨星座通信网络的特点,引入边缘计算理念,创新设计了低轨星座通信网络边缘计算架构。考虑到低轨卫星是一种资源受限的设备,需要一种高效的虚拟化技术来提升低轨卫星资源使用率。同时,由于低轨星座网络拓扑的时变性,会导致卫星与后端信关站的链路暂时中断,出现低轨卫星“离线”的情况。为应对此问题,论文设计了卫星边缘计算的平台管理层,使得卫星边缘计算节点具有自主工作能力,从而可以为卫星终端用户提供持续的应用服务。其次,论文设计了针对低轨星座通信网络边缘计算的仿真（emulation）测试平台,分别对I/O密集型和计算密集型两类典型应用案例进行了功能验证和性能测试... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

卫星星座拓扑结构示意图

第二章低轨星座通信网络与边缘计算技术9面的覆盖半径，B被称为星下覆盖点，是卫星到地球球心的连线在地球表面的交点，是最小仰角，是卫星覆盖星下角的一半。一般，卫星相对地面的轨道高度、最小仰角都是根据卫星星座而定的，即是已知的。根据几何知识，各参数之间的对应关系可根据下式表达：(+2)+=(2-1)从而可得到γ的计算公式为：图2-1卫星星座拓扑结构示意图图2-2卫星覆盖示意图

第二章低轨星座通信网络与边缘计算技术11根据开普勒定律，可以得出卫星移动速度的表达式：=√+(2-7)以及卫星运动周期的计算表达式：=2√(+)3(2-8)其中，是开普勒常数，=3.98601508×1014m3s2。2.2边缘计算技术边缘计算的出现，主要是为了解决将卸载请求回传到后端云计算中心所具有的高延迟和高带宽消耗的问题。它将云计算中心所具有的计算、存储等能力带到了网络边缘，使得任务可以在靠近用户的地方得到处理，从而达到减小时延和带宽消耗等目的。本小节将介绍边缘计算平台的逻辑结构以及计算卸载的相关流程，作为论文后续工作的理论铺垫。(1)边缘计算逻辑平台边缘计算平台主要由三部分组成，分别是：基础设施层、平台管理层和应用层[39],其逻辑结构如下图2-4所示。其中，基础设施层包括边缘计算宿主机的计算、存储和网络等硬件资源以及其上的虚拟化层。通过虚拟化层，将宿主机的硬件资源抽象化之后，形成虚拟化图2-3卫星运动示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]5G时代卫星通信的发展态势[J]. 沈永言.  国际太空. 2020(01)
[2]全球首次! LEO卫星实现5G回传 往返时延为18-40毫秒[J].   卫星与网络. 2019(05)
[3]基于高仰角的宽带LEO星座卫星通信系统星座设计及传输性能分析[J]. 徐军,王忠,张更新.  通信技术. 2018(08)
[4]深空通信中利用GEO卫星的双跳下行链路特性研究[J]. 李晖,张钦宇,张乃通.  中国空间科学技术. 2008(01)

硕士论文
[1]资源受限的移动边缘计算系统中计算卸载问题研究[D]. 赵竑宇.北京邮电大学 2019
[2]移动边缘计算网络中基于资源联合配置的计算任务卸载策略[D]. 林晓鹏.北京邮电大学 2017



本文编号：3347389