一种基于星上处理的信关站处理资源池调度方法

摘要

本发明公开了一种基于星上处理的信关站处理资源池调度方法，包括步骤：构建支持计算资源动态调度的信关站网络，其中信关站网络由管理服务器和多个虚拟化信关站组成，多个虚拟化信关站通过网络交换机将数据发送至基带资源池库；每个虚拟化信关站处理一颗或多颗移动通信卫星用户，每一虚拟化信关站包括通过高速传输链路或网络相连的虚拟协议处理池、虚拟基带处理池、虚拟资源分配池以及射频处理设备、天线收发设备；管理服务器对基带资源池库进行状态监控及控制，通过处理资源调度为用户业务实时分配协议、基带的处理通道或线程，实现跨站、跨星、跨波束的处理资源动态按需调度，并实现信关站网络中多个信关站的负载分担、故障备份。

说明书

技术领域

本发明涉及卫星信关站处理领域，具体为一种基于星上处理的信关站处理资源池调度方法。

背景技术

资源池技术在互联网领域和地面蜂窝移动通信领域已经有所应用。互联网领域中，当服务端运算量或者存储量需求较大时，通过多台服务器的算力共享和存储空间共用实现计算资源池或者存储资源池。地面蜂窝移动通信领域中，当一个小区用户量增加时，一块基带板卡无法处理一个小区的所有用户信息时，通过多块基带板卡组成一个资源池协同工作，完成小区资源处理需求。

卫星移动通信系统中，每个卫星的馈电载波数量非常多，对应到上百个基带处理设备上，此时再采用冗余备份的方法解决可靠性问题则会带来非常大的成本问题，也会造成运营成本的攀升，而且由于业务流量在地域上分布不均匀，导致了基础设施在数量或者时间上的冗余，造成信关站处理资源的闲置和浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于星上处理的信关站处理资源池调度方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于星上处理的信关站处理资源池调度方法，包括步骤：

S1：构建支持计算资源动态调度的信关站网络，其中信关站网络由管理服务器和多个虚拟化信关站组成，多个虚拟化信关站通过网络交换机将数据发送至基带资源池库；每个虚拟化信关站处理一颗或多颗移动通信卫星用户，每一虚拟化信关站包括通过高速传输链路或网络相连的虚拟协议处理池、虚拟基带处理池、虚拟资源分配池以及射频处理设备、天线收发设备，其中天线收发设备接收外部数据，并将其传输至射频处理设备，由射频处理设备将其发送至虚拟基带处理池；

S2：管理服务器对基带资源池库进行状态监控及控制，通过处理资源调度为用户业务实时分配协议、基带的处理通道或线程，实现跨站、跨星、跨波束的处理资源动态按需调度，并实现信关站网络中多个信关站的负载分担、故障备份。

优选的，虚拟协议处理池包括虚拟主控单元和虚拟业务处理资源池，其中虚拟主控单元实现对卫星终端接入的高层协议处理、无线链路控制、资源池状态管控。

优选的，虚拟业务处理资源池由多个业务处理单元堆叠而成，完成业务数据的分段重组、压缩解压缩、加解密、实时调度；所述虚拟基带处理池包括基带数据交换单元和信道处理资源池，其中信道处理资源池由多个基带信号处理单元堆叠而成，完成调制解调、编译码、链路控制工作；基带信号处理单元采用基于虚拟CPU的处理板卡，量化用户信道处理任务与信道处理资源之间的关系。

优选的，虚拟协议处理池、虚拟基带处理池接收射频处理设备发出的数据，并基于资源池调度逻辑对虚拟资源池集中管控，具备调度功能的虚拟协议处理池、虚拟基带处理池与虚拟资源分配池的构建过程包括步骤：

S101：基于PXE服务器节点创建并定制化安装N台KVM虚拟机，每台KVM虚拟机基于需求自定义分配CPU、内存和磁盘的大小；

S102：通过Ansible控制器生成KVM虚拟机的XML描述文件，基于该描述文件批量启动KVM虚拟机；

S103：通过cloud-init工具定制化KVM虚拟机的操作系统，并注入开机执行脚本，完成KVM虚拟机的配置操作，待配置完毕后，批量启动生成的KVM虚拟机，部署OpenStack大规模集群，所有KVM虚拟机构成虚拟资源池；

S104：通过OpenStack云平台中的控制节点，定时采集各个计算节点的CPU、内存和磁盘利用率信息；

S105：对当前计算节点收集的数据进行预处理，预处理包括数据滤波、关键数据提取等；

S106：分别计算每一节点的CPU、闪存、磁盘是否超过设定的内存利用率上限阈值，其中CPU、闪存、磁盘分别记为，availability-CPU，availability-flash memory，availability-memory，若其中任一节点利用率超过预设上限阈值，则触发资源池调度机制。

优选的，S106中资源池调度机制具体包括：基于availability-CPU，availability-flash memory，availability-memory分别所对应的数据信息，计算并获得当前节点中的CPU资源负载率、内存资源负载率、磁盘资源负载率以及节点资源空闲率，进一步得到节点CPU资源权重比、内存资源权重比、磁盘资源权重比；根据节点所对应的CPU资源的数据信息和内存资源的数据信息，计算并获得该节点的资源调度优先级；根据所需求的CPU资源需求量、内存资源需求量、磁盘资源需求量以及所属资源调度请求所来自节点的数据信息，将上述请求分别划至资源需求调度集、CPU需求调度集、内存需求调度集、磁盘需求调度集；

其中上述PA

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过将信关站基带处理单元虚拟化，进行资源整合，构建资源池，基带资源池的建立，可将信关站基带处理中对实时性要求不高的部分，如分帧复接、MAC处理、RLC处理及PDCP处理等部署在通用服务器上，构建统一的资源池，进行联合协作分配和资源管理；同时也实现了软硬件解耦，提高了不同制式信关站的兼容性和可扩展性。

2、本发明基于调度机制对虚拟节点的资源需求量进行检测，若其达到预设资源使用率阈值，则增加其资源，若未达到预设资源使用率阈值，则回收其资源，基于调度机制进行合理分配，提高虚拟机基带的资源利用率，而且处理效率更高，能避免闲置信关站资源的浪费。

附图说明

图1为本发明虚拟化信关站架构图；

图2为本发明实施例中处理池的构建流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于星上处理的信关站处理资源池调度方法，包括步骤：

S1：构建支持计算资源动态调度的信关站网络，其中信关站网络由管理服务器和多个虚拟化信关站组成，多个虚拟化信关站通过网络交换机将数据发送至基带资源池库；每个虚拟化信关站处理一颗或多颗移动通信卫星用户，每一虚拟化信关站包括通过高速传输链路或网络相连的虚拟协议处理池、虚拟基带处理池、虚拟资源分配池以及射频处理设备、天线收发设备，其中天线收发设备接收外部数据，并将其传输至射频处理设备，由射频处理设备将其发送至虚拟基带处理池；

S2：管理服务器对基带资源池库进行状态监控及控制，通过处理资源调度为用户业务实时分配协议、基带的处理通道或线程，实现跨站、跨星、跨波束的处理资源动态按需调度，并实现信关站网络中多个信关站的负载分担、故障备份。

在本实施例中，虚拟协议处理池包括虚拟主控单元和虚拟业务处理资源池，其中虚拟主控单元实现对卫星终端接入的高层协议处理、无线链路控制、资源池状态管控。

在本实施例中，虚拟业务处理资源池由多个业务处理单元堆叠而成，完成业务数据的分段重组、压缩解压缩、加解密、实时调度；所述虚拟基带处理池包括基带数据交换单元和信道处理资源池，其中信道处理资源池由多个基带信号处理单元堆叠而成，完成调制解调、编译码、链路控制工作；基带信号处理单元采用基于虚拟CPU的处理板卡，量化用户信道处理任务与信道处理资源之间的关系。

在本实施例中，虚拟协议处理池、虚拟基带处理池接收射频处理设备发出的数据，并基于资源池调度逻辑对虚拟资源池集中管控，具备调度功能的虚拟协议处理池、虚拟基带处理池与虚拟资源分配池的构建过程包括步骤：

S101：基于PXE服务器节点创建并定制化安装N台KVM虚拟机，每台KVM虚拟机基于需求自定义分配CPU、内存和磁盘的大小；

S102：通过Ansible控制器生成KVM虚拟机的XML描述文件，基于该描述文件批量启动KVM虚拟机；

S103：通过cloud-init工具定制化KVM虚拟机的操作系统，并注入开机执行脚本，完成KVM虚拟机的配置操作，待配置完毕后，批量启动生成的KVM虚拟机，部署OpenStack大规模集群，所有KVM虚拟机构成虚拟资源池；

S104：通过OpenStack云平台中的控制节点，定时采集各个计算节点的CPU、内存和磁盘利用率信息；

S105：对当前计算节点收集的数据进行预处理，预处理包括数据滤波、关键数据提取等；

S106：分别计算每一节点的CPU、闪存、磁盘是否超过设定的内存利用率上限阈值，其中CPU、闪存、磁盘分别记为，availability-CPU，availability-flash memory，availability-memory，若其中任一节点利用率超过预设上限阈值，则触发资源池调度机制。

在本实施例中，S106中资源池调度机制具体包括：基于availability-CPU，availability-flash memory，availability-memory分别所对应的数据信息，计算并获得当前节点中的CPU资源负载率、内存资源负载率、磁盘资源负载率以及节点资源空闲率，进一步得到节点CPU资源权重比、内存资源权重比、磁盘资源权重比；根据节点所对应的CPU资源的数据信息和内存资源的数据信息，计算并获得该节点的资源调度优先级；根据所需求的CPU资源需求量、内存资源需求量、磁盘资源需求量以及所属资源调度请求所来自节点的数据信息，将上述请求分别划至资源需求调度集、CPU需求调度集、内存需求调度集、磁盘需求调度集；

其中上述PA

上述通过将信关站基带处理单元虚拟化，进行资源整合，构建资源池，基带资源池的建立，可将信关站基带处理中对实时性要求不高的部分，如分帧复接、MAC处理、RLC处理及PDCP处理等部署在通用服务器上，构建统一的资源池，进行联合协作分配和资源管理；同时也实现了软硬件解耦，提高了不同制式信关站的兼容性和可扩展性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。