本發(fā)明涉及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，特別是指一種豪華郵輪用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)多波束切換方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、城市地區(qū)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸需求往往通過(guò)基站來(lái)實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)、海上船只以及空中飛機(jī)等特殊用戶則往往需要借助衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2、當(dāng)前衛(wèi)星傳輸技術(shù)，往往網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較差時(shí)，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度、信噪比或者誤碼率等指標(biāo)來(lái)決定是否進(jìn)行波束切換，之后觀察網(wǎng)絡(luò)信號(hào)是否恢復(fù)正常，如果恢復(fù)正常則完成波束切換，沒(méi)有恢復(fù)正常則繼續(xù)進(jìn)行波束切換，直至信號(hào)恢復(fù)正常，此類方法用戶能夠感受到網(wǎng)絡(luò)信號(hào)變差，給用戶帶來(lái)不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

3、進(jìn)一步地，郵輪，特別是豪華郵輪，往往活動(dòng)范圍廣泛，受到海洋環(huán)境、天氣條件等因素的影響較大，基于信號(hào)強(qiáng)度等指標(biāo)來(lái)進(jìn)行波束切換可能會(huì)造成頻繁的切換，使得通信質(zhì)量在不同波束之間波動(dòng)較大，并且所載游客眾多，網(wǎng)絡(luò)傳輸需求相較于普通船只具有巨大差距，可能會(huì)導(dǎo)致波束切換更加頻繁，也增加了網(wǎng)絡(luò)中斷和數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的當(dāng)前的豪華郵輪，往往活動(dòng)范圍廣泛，受到海洋環(huán)境、天氣條件等因素的影響較大，基于信號(hào)強(qiáng)度等指標(biāo)來(lái)進(jìn)行波束切換可能會(huì)造成頻繁的切換，使得通信質(zhì)量在不同波束之間波動(dòng)較大，并且所載游客眾多，網(wǎng)絡(luò)傳輸需求相較于普通船只具有巨大差距，可能會(huì)導(dǎo)致波束切換更加頻繁，也增加了網(wǎng)絡(luò)中斷和數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種豪華郵輪用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)多波束切換方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下：

3、第一方面

4、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種豪華郵輪用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)多波束切換方法，包括：

5、s1：獲取各個(gè)用戶的數(shù)據(jù)請(qǐng)求以及位置信息，所述用戶包括豪華郵輪；

6、s2：根據(jù)各個(gè)用戶的位置信息，對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行聚類，得到多個(gè)用戶集合；

7、s3：確定當(dāng)前各個(gè)用戶集合的數(shù)據(jù)請(qǐng)求總流量；

8、s4：獲取各個(gè)波束的波束邊界；

9、s5：根據(jù)各個(gè)波束的波束邊界，以所有用戶均被波束覆蓋為前提，以流量負(fù)載均衡為目標(biāo)，分配各個(gè)用戶集合中用戶的波束；

10、s6：根據(jù)波束分配結(jié)果，進(jìn)行波束切換。

11、所述s2具體為：

12、以波束總數(shù)作為分類數(shù)，通過(guò)改進(jìn)的k-means算法，對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行聚類，得到多個(gè)用戶集合。

13、所述s2具體包括：

14、s201：將用戶的位置信息轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星角域位置信息；

15、s202：構(gòu)建各個(gè)用戶的特征向量(x,y,s)，x表示衛(wèi)星角域中橫坐標(biāo)，y表示衛(wèi)星角域中縱坐標(biāo)，s表示數(shù)據(jù)流量；

16、s203：初始化k個(gè)聚類中心：

17、

18、其中，表示第l個(gè)聚類中心的特征向量，表示聚類中心的衛(wèi)星角域中橫坐標(biāo)，表示聚類中心的衛(wèi)星角域中縱坐標(biāo)，表示聚類中心的數(shù)據(jù)流量，l＝1,2,l,l，l表示聚類數(shù)，xmax表示衛(wèi)星角域中橫坐標(biāo)最大值，xmin表示衛(wèi)星角域中橫坐標(biāo)最小值，ymax表示衛(wèi)星角域中橫坐標(biāo)最大值，ymin表示衛(wèi)星角域中橫坐標(biāo)最小值，smax表示數(shù)據(jù)流量最大值，smin表示數(shù)據(jù)流量最小值；

19、s204：計(jì)算當(dāng)前用戶的特征向量到各個(gè)聚類中心的距離：

20、

21、其中，dl表示當(dāng)前用戶的特征向量到第l個(gè)聚類中心的距離，(x,y,s)表示當(dāng)前用戶的特征向量，x表示衛(wèi)星角域中橫坐標(biāo)，y表示衛(wèi)星角域中縱坐標(biāo)，s表示數(shù)據(jù)流量，β表示位置坐標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，1-β表示數(shù)據(jù)流量的權(quán)重系數(shù)；

22、s205：將所述當(dāng)前用戶劃分到距離聚類中心最小的分類中；

23、s206：計(jì)算當(dāng)前聚類的質(zhì)心，并通過(guò)質(zhì)心更新分類中心；

24、s207：繼續(xù)選取下一個(gè)用戶，直至完成所有用戶的分類。

25、所述s3具體為：

26、引入數(shù)據(jù)請(qǐng)求的緊急程度，確定當(dāng)前各個(gè)用戶集合的數(shù)據(jù)請(qǐng)求的規(guī)格化總流量。

27、所述s3具體包括：

28、s301：對(duì)各個(gè)用戶的數(shù)據(jù)請(qǐng)求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

29、

30、其中，si*表示經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的第i個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)流量，si表示經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理前的第i個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)流量，n表示數(shù)據(jù)總數(shù)；

31、s302：將等待時(shí)間已達(dá)過(guò)期時(shí)間80％的數(shù)據(jù)請(qǐng)求作為緊急請(qǐng)求，等待時(shí)間未達(dá)過(guò)期時(shí)間80％的數(shù)據(jù)請(qǐng)求作為普通請(qǐng)求，為所述緊急請(qǐng)求與所述普通請(qǐng)求分配權(quán)重系數(shù)；

32、s303：根據(jù)所述緊急請(qǐng)求與所述普通請(qǐng)求的權(quán)重系數(shù)，確定當(dāng)前各個(gè)用戶集合的數(shù)據(jù)請(qǐng)求的規(guī)格化總流量：

33、

34、其中，sj表示第j個(gè)用戶集合的規(guī)格化總數(shù)據(jù)流量，表示第h個(gè)緊急請(qǐng)求的數(shù)據(jù)流量，表示第j個(gè)用戶集合中緊急請(qǐng)求的總數(shù)，ω表示緊急請(qǐng)求的權(quán)重系數(shù)，表示第h個(gè)普通請(qǐng)求的數(shù)據(jù)流量，表示第j個(gè)用戶集合中普通請(qǐng)求的總數(shù)，1-ω表示普通請(qǐng)求的權(quán)重系數(shù)。

35、所述s5具體包括：

36、s501：構(gòu)建波束分配模型；

37、s502：設(shè)置所述波束分配模型的約束條件，所述約束條件包括波束覆蓋約束，所述波束覆蓋約束用于保證所有用戶均被波束覆蓋；

38、s503：以流量負(fù)載均衡度最大為目標(biāo)，通過(guò)所述波束分配模型，分配各個(gè)用戶集合中用戶的波束。

39、所述約束條件還包括：

40、波束唯一性約束，用于保證任一用戶僅由一個(gè)波束服務(wù)；

41、波束服務(wù)約束，用于保證不存在零服務(wù)的波束；

42、波束最大容量約束，用于保證波束服務(wù)的總數(shù)據(jù)流量小于最大容量。

43、所述流量負(fù)載均衡度的計(jì)算方式具體為：

44、

45、其中，σ表示流量負(fù)載均衡度，bk表示第k個(gè)波束上的總數(shù)據(jù)流量，k表示波束總數(shù)；

46、其中，第k個(gè)波束上的總數(shù)據(jù)流量bk具體為：

47、

48、其中，mk表示被分配到第k個(gè)波束上的用戶集合總數(shù)，sj表示第j個(gè)用戶集合的規(guī)格化總數(shù)據(jù)流量。

49、所述波束分配模型采用改進(jìn)的粒子群尋優(yōu)算法進(jìn)行求解。

50、第二方面

51、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種豪華郵輪用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)多波束切換系統(tǒng)，包括：

52、處理器；

53、存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可讀指令，所述計(jì)算機(jī)可讀指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的豪華郵輪用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)多波束切換方法。

54、第三方面

55、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的豪華郵輪用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)多波束切換方法。

56、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果至少包括：

57、(1)在本發(fā)明中，根據(jù)各個(gè)用戶的位置信息，對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行聚類，得到多個(gè)用戶集合，之后以用戶集合為單位進(jìn)行波束切換，避免豪華郵輪中眾多用戶需要頻繁進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換，減少網(wǎng)絡(luò)中斷和數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)，提高用戶在豪華郵輪上的通信體驗(yàn)。

58、(2)在本發(fā)明中，以所有用戶均被波束覆蓋為前提，以流量負(fù)載均衡為目標(biāo)，分配各個(gè)用戶集合中用戶的波束，而非根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度等指標(biāo)來(lái)進(jìn)行波束切換，減少用戶感知到信號(hào)變差的可能性，同時(shí)，有助于避免某些波束負(fù)載過(guò)高，造成資源浪費(fèi)和性能下降，同時(shí)減少某些波束擁堵的可能性。