低轨卫星物联网场景下基于吸引子选择算法的多星负载均衡算法

• 作者: 程一凡 洪涛 丁晓进 张更新
• 来源期刊: 系统工程与电子技术
• 学科: 工学
• 关键词: 物联网 低地球轨道卫星物联网 卫星物联网业务模型 负载均衡 吸引子选择
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 制导、导航与控制|Guidance,Navigation and Control
• 页码范围: 1354-1363
• 页数: 10页
• 分类号: TN927.7
• 语种: 中文
• DOI: 10.12305/j.issn.1001-506X.2022.04.34

摘要

低地球轨道(low earth orbit,LEO)卫星物联网系统中由于低轨卫星的高速运动,导致卫星波束覆盖范围内节点业务模型在空间和时间两个维度呈现不均匀性和时变性.针对这一特征,提出一种空时二维卫星物联网业务模型,在空间维度采用网格划分的方法确定不同地理环境下节点密度和坐标位置,在时间维度采用贝塔分布进行建模,从而实现LEO卫星物联网业务模型空时两个维度的建模.在此基础上,针对未来LEO卫星星座多星覆盖的场景,提出一种基于吸引子模型的多星负载均衡算法,卫星侧通过负载估计算法估计各个卫星的活性度,节点侧结合接入不同卫星的俯仰角等参数采用多属性决策算法估计不同卫星对于节点的设备满意度,在LEO卫星高动态环境下使得卫星的网络活性度保持一种动态的平衡.仿真结果表明,相比于传统的基于最高优先级的接入策略,所提算法在单星业务峰均比、系统资源利用率、随机接入性能等方面有了显著的提高.