基于天基信息系统的数据分发技术研究
张思豪 尹鹏宇 贺寰烨 张青青 梁彧
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张思豪 尹鹏宇 贺寰烨 张青青 梁彧,. 基于天基信息系统的数据分发技术研究[J]. 数据与科学,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157064.
摘要: 在天基信息系统的建设过程中,如何有效地进行数据分发是一个值得研究的重要课题。基于此,本文从天基信息系统数据分发的重要性出发,重点从网络拓扑优化、冗余配置、链路监控和自适应调度等方面进行了研究,提出了适合天基信息系统的数据分发技术,以供参考。
关键词: 天基信息系统;数据分发;关键技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157064
基金资助:

由于天基信息系统具有多星、多波束、多平台和多任务等特点,在天基信息系统建设过程中,必须充分考虑如何进行数据分发,以提高数据分发的可靠性和实时性。

1.天基信息系统数据分发的重要性

在天基信息系统的建设过程中,首先要进行大量的数据传输,而数据传输的可靠性和实时性对整个系统的工作效率影响较大。如果数据传输不可靠,将会导致整个系统的瘫痪,甚至是整个天基信息系统的完全失败。而如果数据传输不及时,则会导致大量用户请求无法及时响应,使用户无法得到有效的服务。因此,数据分发技术是天基信息系统建设过程中必不可少的关键技术之一。

天基信息系统中涉及到大量数据传输,例如天基终端之间、终端与卫星之间、卫星与地面之间、以及终端与用户之间等。在这些通信链路中,如果没有很好的数据分发技术来保证链路中的用户能够及时获取所需数据,那么就会导致大量用户请求无法及时得到服务,从而影响整个天基信息系统的工作效率。因此,天基信息系统中的数据分发技术是一个非常重要的问题。

另外,天基信息系统所采用的卫星平台种类较多,每个平台都有自己独特的特点。这就需要在天基信息系统中建设一套专门适用于该平台特点的数据分发技术来解决这些问题,从而保证天基信息系统能够稳定、高效地运行。

2.天基信息系统的数据分发技术研究

天基信息系统数据分发是一个复杂的过程,涉及到网络拓扑优化、冗余配置、链路监控和自适应调度等关键技术。首先,网络拓扑优化主要解决数据分发网络中节点之间的数据通信问题;冗余配置主要解决天基信息系统中的节点或链路故障时对数据传输的影响;链路监控主要解决数据分发网络中各节点之间链路性能参数指标变化对数据分发的影响。通过对天基信息系统数据分发关键技术研究,可以有效地解决天基信息系统中由于数据分发网络故障所带来的问题,从而保证数据传输的可靠性和实时性。

2.1网络拓扑优化

天基信息系统中,通常会有多个不同类型的节点,每个节点都可能运行不同的软件。因此,网络拓扑的优化必须综合考虑这些因素,并根据具体情况进行灵活处理。此外,天基信息系统还会存在大量的通信链路,例如卫星之间的通信链路、卫星与地面站之间的通信链路、天基与地面之间的通信链路等,这些通信链路在天基信息系统中都是必不可少的。因此,在天基信息系统建设过程中,需要对不同类型通信链路进行灵活处理。通常情况下,天基信息系统中数据分发节点数量较多,且通信链路类型多样。例如,当数据分发节点数量较多时,可以采取多条通信链路并行传输的方式。

2.2冗余配置

冗余配置是指在数据分发过程中,为了保证数据传输的可靠性,对一些重要节点的资源进行冗余配置,使这些节点保持高可用性。这种冗余配置对于天基信息系统来说尤为重要,因为在数据传输过程中,一个节点出现故障,其他节点还能够继续传输数据。当然,这种冗余配置也需要根据实际情况来选择冗余配置的节点数量。

根据天基信息系统的特点,需要在整个网络中设置一些冗余配置节点,以提高数据分发过程中的可靠性。在这种情况下,可以采用多个相同节点的方式进行冗余配置。在天基信息系统中,为了保证数据传输的可靠性和实时性,每个节点都应该配备两个相同节点。这样可以有效地提高天基信息系统的数据传输可靠性和实时性。在此基础上,还应该确保两个相同节点之间的冗余配置数据必须是相互一致的[1]

2.3链路监控

在天基信息系统中,数据分发的主要目标是保证系统的可靠性和实时性。因此,必须对整个分发链路进行监控,以便及时发现并处理故障。链路监控的基本方法是定期测试和记录所有应用程序的状态信息,然后通过测量其状态来检测故障。监测方法可以根据不同的需要进行选择。在地面上,可以使用各种监测仪器来监测卫星、地面站和通信卫星的运行情况。在太空中,需要定期测量卫星轨道高度、太阳活动、太阳辐射和大气温度等信息,在轨卫星也需要通过测量其轨道温度来监测其健康状况。此外,为了确保网络通信的可靠性和性能,还应定期检查网络连接和网络带宽等信息。天基信息系统数据分发过程中涉及到多个应用程序、多种物理平台和多种通信链路,因此需要根据不同的需求进行链路监控,以保证数据分发的可靠性和实时性。同时,为了保证系统的安全性和可靠性,还应对系统进行备份和恢复操作[2]

2.4自适应调度

自适应调度是指根据网络的状况,动态地调整数据分发机制。例如,如果网络中有大量的高优先级请求,但却只有少量低优先级请求,那么数据分发机制就需要考虑如何根据网络状况动态地调整数据分发机制。此外,在数据分发过程中,由于网络的负载不均匀性,不同的用户会使用不同的数据分发机制。因此,需要对不同类型的用户提供不同的数据分发服务。在自适应调度中,用户的优先级和负载情况是一个重要参数。因此,需要设计自适应调度算法来平衡各用户的需求和服务质量之间的矛盾。具体地,可以根据网络中所有用户的请求类型、负载情况、请求到达时间等信息,动态地调整数据分发机制[3]

结语:随着卫星通信技术的不断发展,其在各领域中的应用越来越广泛,其通信能力也得到了长足的发展,但是随着卫星通信技术的快速发展,卫星通信系统面临着巨大的挑战。因此,需要相关人员不断研究数据分发技术以此解决天基信息系统中数据传输时延大、传输量小等问题,进而提升数据分发服务质量。

参考文献:

[1]雷超文,田文波,何健,韦杰,祝娅.基于天基信息系统的数据分发技术研究[J].计算机测量与控制,2022,31(02):223-229.

[2]韩驰,熊伟. 基于数据驱动的天基信息系统效能评估[C]//国防科技大学系统工程学院.第四届体系工程学术会议论文集.[出版者不详],2022:174-180.

[3]缪中宇,侯晓庚,郑寒雨,郝媛媛.美国天基信息系统发展现状分析[J].天地一体化信息网络,2022,3(02):81-88.

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