面向LEO卫星网络的计算感知路由：一种传输与计算融合方法
网络与互联网体系结构
2022-11-17 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
遥感(RS)的发展对计算和传输资源提出了越来越高的要求。传统的地面卸载技术将大量原始数据传输至地面，受限于较差的星地链路质量。此外，现有的卫星卸载技术将计算任务卸载至位于RS卫星可见范围内的低地球轨道(LEO)卫星进行处理，由于可见LEO卫星的计算资源有限，无法利用网络的全部计算能力。在热点区域这种情况更为严重。本文针对通过LEO卫星网络的高效卸载，提出了一种新颖的计算感知路由方案。它融合传输与计算过程并优化两者的总体时延。具体而言，我们首先将LEO卫星网络建模为无快照的动态网络，其节点和边均具有时变权重。通过利用时变网络参数刻画网络动态，所提方法建立了连续时间模型，该模型在大规模网络上具有良好的可扩展性并提高了精度。接下来，我们基于该模型提出计算感知路由方案。它在路由过程中处理任务而非将原始数据卸载至地面站，从而降低了总体时延并避免了网络拥塞。最后，我们将动态网络中的计算感知路由问题表述为多个动态单源最短路径(DSSSP)问题的组合，并提出了一种基于遗传算法(GA)的方法以在合理时间内逼近结果。仿真结果表明，与地面处理原始数据卸载相比，计算感知路由方案将总体时延降低了至多78.31%。
引用
@article{arxiv.2211.08820,
title = {Computing-Aware Routing for LEO Satellite Networks: A Transmission and Computation Integration Approach},
author = {Jiaqi Cao and Shengli Zhang and Qingxia Chen and Houtian Wang and Mingzhe Wang and Naijin Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.08820},
year = {2022}
}