CN114422022B - 支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统和数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统和数据传输方法，所述系统包括：空天地一体化网络构建模块，用于根据卫星网络模块、空中平台模块和地面网络模块构建支持沉浸式媒体的空天地一体化网络；网络管理模块，用于基于控制集群模块和深度强化学习模块，对所述空天地一体化网络进行管理；边缘服务器，用于在LEO卫星上处理并转发多个用户的沉浸式媒体的交互性数据。本系统通过控制集群模块和深度强化学习模块可以满足沉浸式媒体实时性的需求，通过卫星上的边缘服务器处理交互数据，可以满足沉浸式媒体交互性的需求，使得空天地一体化网络系统能够提供高质量的沉浸式媒体业务。
Description
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及的是支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统和数据传输方法。
背景技术
沉浸式媒体作为一种新型业务形式，受到了大家的广泛关注。由于沉浸式媒体的虚拟式、沉浸式等特点，可以运用于娱乐、医疗、教育等领域。在未来，要沉浸式媒体的广泛普及，将会对网络覆盖和传输等带来挑战。近年来，空天地一体化网络的概念被提出，它被认为是提供未来网络广泛覆盖的重要方法，并可以为不同业务提供广泛的接入能力。但是，空天地一体化网络在支持交互性、实时性等特点的沉浸式媒体业务上还存在局限性。
因此，现有技术还有待改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统和数据传输方法，旨在解决现有技术中空天地一体化网络在支持交互性、实时性等特点的沉浸式媒体业务上还存在局限性的问题。
本发明解决问题所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统，其中，所述系统包括：
空天地一体化网络构建模块，用于根据卫星网络模块、空中平台模块和地面网络模块构建支持沉浸式媒体的空天地一体化网络；
网络管理模块，用于基于控制集群模块和深度强化学习模块，对所述空天地一体化网络进行管理；
边缘服务器，用于在LEO卫星上处理并转发多个用户的沉浸式媒体的交互性数据。
在一种实现方式中，所述空天地一体化网络构建模块包括：
卫星网络模块，用于卫星之间的星际链路连接和数据传输；
空中平台模块，用于根据高空平台模块和低空平台模块，为用户提供网络连接和传输沉浸式媒体业务；
地面网络模块，用于为用户提供网络接入服务。
在一种实现方式中，所述空中平台模块包括：
高空平台模块，用于为偏远地区或者乡村地区的用户提供网络连接；
低空平台模块，用于传输沉浸式媒体业务。
在一种实现方式中，所述网络管理模块包括：
控制集群模块，用于管理所述空天地一体化网络；
深度强化学习模块，用于基于控制集群模块，将网络状态信息和用户体验质量值输入神经网络输出沉浸式媒体的目标传输路径；其中，所述网络状态信息包括带宽和吞吐量。
在一种实现方式中，所述控制集群模块包括：
局部控制器，用于获取空中平台模块的第一网络状态信息，并将所述第一网络状态信息传输至中心总控制器；
卫星控制器，用于将所述卫星网络模块的第二网络状态信息传输至中心总控制器；
中心总控制器，用于接收所述第一网络状态信息和所述第二网络状态信息，并对所述空天地一体化网络进行整体管控。
在一种实现方式中，所述边缘服务器还用于根据业务请求用户所在的地理位置和卫星的运动轨迹，确定目标LEO卫星。
第二方面，本发明实施例还提供一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输方法,其中，所述方法包括：通过局部控制器收集地面网络模块发送的沉浸式媒体的交互性业务请求信息和沉浸式媒体的网络信息；
通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器；
通过所述中心总控制器接收所述网络信息和交互性业务请求信息，并对所述网络信息和所述交互性业务请求信息进行处理计算，以实现对所述空天地一体化网络进行整体管控。
在一种实现方式中，所述通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器包括：
通过深度强化学习模块确定目标传输路径；
通过边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据；
通过卫星控制器在所述目标传输路径上转发所述网络信息和所述交互性业务处理数据至中心总控制器。
在一种实现方式中，所述通过深度强化学习模块确定目标传输路径包括：
将网络状态信息输入神经网络，并实时监测用户终端对输出的沉浸式媒体内容的服务质量的反馈，得到反馈结果；其中，所述网络状态信息用于表征网络的带宽和吞吐量；
计算所述反馈结果的用户体验质量值；
将所述用户体验质量值输入所述神经网络，并基于所述用户体验质量值调整所述神经网络的参数，以得到神经网络输出的目标传输路径。
在一种实现方式中，所述通过边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据包括：
获取卫星与用户的连接时长和距离；
根据所述连接时长和所述距离，确定目标卫星；
通过所述目标卫星上的边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据。
在一种实现方式中，所述根据所述连接时长和所述距离，确定目标卫星包括：
选取空天地一体化网络中连接时长满足预设阈值的卫星作为候选卫星；
在所述候选卫星中选取与所述用户连接的当前卫星距离最短的卫星作为目标卫星，其中，所述当前卫星为确定目标卫星之前与所述用户连接的卫星。
在一种实现方式中，所述通过所述目标卫星上的边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据包括：
在所述目标卫星上的边缘服务器上解压所述交互性业务请求信息，得到解压数据；
对所述解压数据进行类型解析，得到交互性业务处理数据，其中，所述交互性业务处理数据包括数据包容量、业务类型和转发设备。
第三方面，本发明实施例还提供一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输装置，其中，所述装置包括：
数据发送模块，用于通过局部控制器收集地面网络模块发送的沉浸式媒体的交互性业务请求信息和沉浸式媒体的网络信息；
数据转发模块，用于通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器；
数据接收模块，用于所述中心总控制器接收所述网络信息和交互性业务请求信息，并对所述空天地一体化网络进行整体管控。
第四方面，本发明实施例还提供一种服务器，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于执行如上述任意一项所述的支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输方法。
第五方面，本发明实施例还提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如上述中任意一项所述的支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输方法。
本发明的有益效果：本发明实施例系统包括：空天地一体化网络构建模块，用于根据卫星网络模块、空中平台模块和地面网络模块构建支持沉浸式媒体的空天地一体化网络；网络管理模块，用于基于控制集群模块和深度强化学习模块，对所述空天地一体化网络进行管理；边缘服务器，用于在LEO卫星上处理并转发多个用户的沉浸式媒体的交互性数据。可见，本发明实施例中系统通过控制集群模块和深度强化学习模块可以满足沉浸式媒体实时性的需求，通过卫星上的边缘服务器处理交互数据，可以满足沉浸式媒体交互性的需求，使得空天地一体化网络系统能够提供高质量的沉浸式媒体业务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统结构图。
图2为本发明实施例提供的支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输方法的流程示意图。
图3为本发明实施例提供的支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输装置的原理框图。
图4为本发明实施例提供的服务器的内部结构原理框图。
具体实施方式
本发明公开了支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统和数据传输方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。 应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
由于现有技术中，空天地一体化网络的概念虽然被提出，它被认为是提供未来网络广泛覆盖的重要方法，并可以为不同业务提供广泛的接入能力，但是，空天地一体化网络在支持交互性、实时性等特点的沉浸式媒体业务上还存在局限性。针对用户对于沉浸式媒体业务的需求，诸如4K/8K视频、虚拟现实业务和远程实时医疗等业务，在空天地一体化网络中无法为用户提供沉浸式媒体业务的定制化的网络服务。
为了解决现有技术的问题，本实施例提供了支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统和数据传输方法，本系统通过控制集群模块和深度强化学习模块可以满足沉浸式媒体实时性的需求，通过卫星上的边缘服务器处理交互数据，可以满足沉浸式媒体交互性的需求，使得空天地一体化网络系统能够提供高质量的沉浸式媒体业务。系统的包括：空天地一体化网络构建模块，用于根据卫星网络模块、空中平台模块和地面网络模块构建支持沉浸式媒体的空天地一体化网络；网络管理模块，用于基于控制集群模块和深度强化学习模块，对所述空天地一体化网络进行管理；边缘服务器，用于在LEO卫星上处理并转发多个用户的沉浸式媒体的交互性数据。
示例性设备
如图1中所示，本发明实施例提供一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统，该系统包括：空天地一体化网络构建模块，用于根据卫星网络模块、空中平台模块和地面网络模块构建支持沉浸式媒体的空天地一体化网络；网络管理模块，用于基于控制集群模块和深度强化学习模块，对所述空天地一体化网络进行管理；边缘服务器，用于在LEO卫星上处理并转发多个用户的沉浸式媒体的交互性数据。
具体地，卫星网络模块代表的是空天地一体化网络中的天，空中平台模块代表的空天地一体化网络中的空，地面网络模块代表的是空天地一体化网络中的地，故卫星网络模块、空中平台模块和地面网络模块可以组成空天地一体化网络，其中，卫星网络模块提供网络覆盖和沉浸式媒体业务转发能力，空中平台模块作为传输沉浸式媒体业务的辅助方式，地面网络模块为沉浸式媒体终端用户提供高速的网络接入服务。由于现有的空天地一体化网络只支持实时性和交互性不强的普通网络，本申请是需要支持实时性和交互性比较强的沉浸式媒体，故在空天地一体化网基础上增加网络管理模块，通过网络管理模块中的控制集群模块和深度强化学习模块来实现对空天地一体化网络的管理，具体为通过控制集群模块收集网络状态信息，然后将所述网络状态信息输入到深度强化学习模块，通过深度强化学习模块进行路由优化，得到路由选择策略；此外，控制集群模块可以对空天地一体化网络进行管理，这样， 网络管理模块就可以实现实时的沉浸式多媒体业务。为满足沉浸式媒体的交互性需求，考虑了边缘服务器的设计。强大计算能力的边缘服务器可以为具有低时延、高计算负载特性的沉浸式媒体业务提供服务。边缘服务器设置在卫星网络模块中的LEO卫星上，通过边缘服务器可以加速数据处理，然后转发多个用户的沉浸式媒体的交互性数据，故边缘服务器可以满足沉浸式媒体业务的交互性需求。在卫星网络的控制器中考虑了基于深度强化学习的路由优化思路，能够及时地转发、处理沉浸式媒体业务，实现高清晰度、高帧率的沉浸式媒体业务的传输。卫星网络中的LEO卫星搭载边缘服务器，可以在轨处理交互性数据。相比于传统的在地面处理交互性请求而言，加快了处理速度，并满足沉浸式媒体业务实时性、交互性等需求。
在一种实现方式中，所述空天地一体化网络构建模块包括：卫星网络模块，用于卫星之间的星际链路连接和数据传输；空中平台模块，用于根据高空平台模块和低空平台模块，为用户提供网络连接和传输沉浸式媒体业务；地面网络模块，用于为用户提供网络接入服务。卫星网络模块包含GEO卫星和LEO卫星，卫星之间通过微波或者激光等星际链路连接，GEO卫星是是实现全球网络覆盖的关键，LEO卫星的低延时特性可以为媒体业务提供业务的转发、传输能力。空中平台模块包括：高空平台模块，用于为偏远地区或者乡村地区的用户提供稳定的网络连接，主要由热气球组成；低空平台模块，用于传输沉浸式媒体业务，由飞机和无人机组成，具有易部署、低成本等特性。在另一种实现方式中，在一些具有高移动性和低延迟的低空平台上部署无线接入终端，可以作为传输沉浸式媒体业务的辅助方式。所收集到的沉浸式媒体流量数据可以通过无线信号经过地面基站的传送到地面管理中心。地面网络模块作为提供沉浸式媒体业务服务的主要方式，具有低时延、低功耗等特点，为用户提供高速的网络接入服务。多样化的沉浸式媒体业务需求、各种媒体终端都可以通过地面网络互连互通。地面网络的数据中心作为数据存储和信息交换的关键，是实现空天地一体化网络中的数据处理和网络控制的核心。
在一种实现方式中，所述网络管理模块包括：控制集群模块，用于管理所述空天地一体化网络；深度强化学习模块，用于基于控制集群模块，将网络状态信息和用户体验质量值输入神经网络输出沉浸式媒体的目标传输路径；其中，所述网络状态信息包括带宽和吞吐量。实际中，为了提高空天地网络的高效管理能力，引入多层的SDN控制器将控制平面与数据平面分离的思想，在空天地一体化架构中设计了控制集群模块，用于提高网络的自我控制能力，网络中的每颗卫星都具有控制单元，在卫星网络模块、空中平台模块和地面网络模块分别放置SDN控制器。控制集群模块为SDN控制器集群，用于管理空天地一体化网络。在本实施例中，所述控制集群模块包括：局部控制器，用于获取空中平台模块的第一网络状态信息，并将所述第一网络状态信息传输至中心总控制器；卫星控制器，用于将所述卫星网络模块的第二网络状态信息传输至中心总控制器；中心总控制器，用于接收所述第一网络状态信息和所述第二网络状态信息，并对所述空天地一体化网络进行整体管控。局部控制器也采用的是SDN控制器，设置在空中平台模块中，可以实时获取空中平台模块的第一网络状态信息，并将该第一网络状态信息发送至中心总控制器，卫星控制器也采用的是SDN控制器，设置在卫星网络模块中，可以实时获取卫星网络模块的第二网络状态信息，并将该第二网络状态信息发送至中心总控制器，中心总控制器部署在地面网络模块中，中心总控制器接收所述第一网络状态信息和所述第二网络状态信息，并对所述空天地一体化网络进行整体管控。此外，由于在传输沉浸式媒体业务时，空天地一体化网络中存在多条从源节点（沉浸式媒体内容）到目的节点（用户终端）的传输路径，需要根据域控制器判断在当前网络环境下更适合的哪个网络进行传输（通过地面网络或者卫星网络传输），由于卫星网络处于动态变化过程中，会经历频繁的切换过程，切换会导致传输延迟和卡顿等现象。故通过部署在LEO卫星网络上的卫星控制器收集网络状态信息，利用深度强化学习模块，实时地将做出路径选择策略，并将其下发给源节点。在深度学习模块中，将初始的网络状态信息（网络状态信息包括带宽、吞吐量等）和用户体验质量值作为神经网络的输入数据。利用深度强化学习方法，将做出路径选择策略，用于实时传输媒体业务，根据神经网络的前一个网络状态来学习并调整下一个网络状态，输入数据的初始状态是矩阵形式，每个矩阵中的数值代表链路带宽、吞吐量等信息。通过实时监测用户终端对于当前传输沉浸式媒体内容的服务质量（QoS）反馈，根据QoS计算当前的用户体验质量值（QoE）数值，用户QoE反馈是指用户在接收到多媒体内容时，对当前媒体质量的打分，用户QoE反馈给LEO卫星上的SDN控制器可以进行路由决策，当用户终端接收到的沉浸式媒体业务的服务质量达到期望的用户体验质量值时，分配沉浸式媒体内容传输路径，否则接着通过深度强化学习模块进行路径选择。用户QoE还会调整下一步分配的“带宽和吞吐量 ”（使带宽和吞吐量增加或者减少），因为网络传输过程中会经过不同的节点，节点之间叫做链路，端到端的叫路径。不同链路组成了一条路径，调整带宽和吞吐量是调整每条链路上的带宽和吞吐量。此外，用户QoE反馈还会改变路由路径，这样就可以通过QoE实时调整网络的路径选择策略。通过深度强化学习模块可以及时调整传输链路，进而达到提供高质量的媒体内容的目的。根据深度强化学习网络的反馈，及时调整网络的路由策略，将沉浸式媒体内容分配到合适的链路上进行传输。在本实施例中，源节点发送媒体内容（如视频）到用户侧（目的节点），已经预先分配好初始的带宽、路径等，通过用户侧的QoE反馈，及时调整网络的带宽，当QoE输入神经网络后，通过深度强化学习模块选择目标路径的下一条节点（即更新路由表），及时更新媒体内容的传输路径。由于控制集群模块和深度强化学习模块都设置在LEO卫星上，因此，LEO卫星能够为沉浸式媒体业务提供了低时延的网络接入服务。
在另一种实现方式中，所述边缘服务器还用于根据业务请求用户所在的地理位置和卫星的运动轨迹，确定目标LEO卫星。由于交互性业务并不会在短时间内结束，会涉及到边缘服务器的切换问题，但是频繁的切换都会带来服务器迁移导致的时延。因此，在边缘服务器的选择策略，由于LEO卫星在做规则运动，可以预测将要切换的目标LEO卫星。所述边缘服务器设置在卫星网络模块的LEO卫星上，当地面用户发起交互性业务请求时，如VR物理训练请求时，先通过地面用户的距离选择一个LEO卫星上的边缘服务器作为当前网络状态下的交互型服务器，然后判断是否要切换交互型服务器至下一个卫星，如果是，则根据沉浸式媒体业务请求用户所在的地理位置和卫星的运动轨迹，确定目标LEO卫星，如果否，继续选择LEO卫星作为当前网络状态下的交互型服务器。在一种实现方式中，所述根据沉浸式媒体业务请求用户所在的地理位置，及LEO卫星的运动轨迹联合决策将要切换的下一个目标卫星，具体为计算空天地一体化网络中LEO卫星的连接时长，将连接时长为预设长度（如2小时）以上的在线卫星作为候选LEO卫星，然后计算候选LEO卫星中的卫星与用户连接的当前卫星的距离，将距离最近的LEO卫星作为下一个切换LEO卫星，也即目标LEO卫星。在LEO卫星上部署在轨处理边缘服务器，多用户交互性沉浸式媒体数据能够直接在卫星上计算处理并下发，节约了网络带宽，同时也降低网络的时延等。（传统的交互性媒体业务的流程为将请求发送给LEO卫星，LEO卫星转发请求到地面网络，由地面网络执行计算过程。）本申请通过在LEO卫星上部署边缘服务器，可以直接在LEO卫星上处理数据，处理结束后就直接下发，满足沉浸式媒体交互性的需求。
示例性方法
本实施例提供支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输方法，该方法可以应用于互联网的服务器。具体如图2所示，所述方法包括如下步骤：
S100、通过局部控制器收集地面网络模块发送的沉浸式媒体的交互性业务请求信息和沉浸式媒体的网络信息；
具体地，局部控制器也采用的是SDN控制器，设置在空中平台模块中，可以实时获取空中平台模块收集的地面网络模块发送的沉浸式媒体的交互性业务请求信息和沉浸式媒体的网络信息，并将该交互性业务请求信息和沉浸式媒体的网络信息发送至中心总控制器。
执行上述步骤后，就可以执行如图2所示的如下步骤：
S200、通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器；
具体地，卫星控制器也采用的是SDN控制器，设置在卫星网络模块中，可以实时获取卫星网络模块收集的所述网络信息和交互性业务请求信息，并将该所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器。相应的，所述通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器包括如下步骤：通过深度强化学习模块确定目标传输路径；在一种实现方式中，所述通过深度强化学习模块确定目标传输路径包括如下步骤：将网络状态信息输入神经网络，并实时监测用户终端对输出的沉浸式媒体内容的服务质量的反馈，得到反馈结果；其中，所述网络状态信息用于表征网络的带宽和吞吐量；计算所述反馈结果的用户体验质量值；将所述用户体验质量值输入所述神经网络，并基于所述用户体验质量值调整所述神经网络的参数，以得到神经网络输出的目标传输路径。
实际中，在深度学习模块中，将初始的网络状态信息（网络状态信息用于表征带宽、吞吐量等信息）和用户体验质量值作为神经网络的输入数据。利用深度强化学习方法，将做出路径选择策略，用于实时传输媒体业务，根据神经网络的前一个网络状态来学习并调整下一个网络状态，输入数据的初始状态是矩阵形式，每个矩阵中的数值代表链路带宽、吞吐量等信息。通过实时监测用户终端对于当前传输沉浸式媒体内容的服务质量（QoS）反馈，根据QoS计算当前的用户体验质量值（QoE）数值，用户QoE反馈是指用户在接收到多媒体内容时，对当前媒体质量的打分，用户QoE反馈给LEO卫星上的SDN控制器可以进行路由决策，得到目标传输路径，还会调整下一步分配的“带宽和吞吐量 ”（使带宽和吞吐量增加或者减少）。
得到神经网络输出的目标传输路径后，然后通过边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据；相应的，所述通过边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据包括如下步骤：获取卫星与用户的连接时长和距离；根据所述连接时长和所述距离，确定目标卫星；通过所述目标卫星上的边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据。
在本实施例中， 先获取卫星与用户的连接时长和距离；然后确定目标卫星，所述根据所述连接时长和所述距离，确定目标卫星包括如下步骤：选取空天地一体化网络中连接时长满足预设阈值的卫星作为候选卫星；在所述候选卫星中选取与所述用户连接的当前卫星距离最短的卫星作为目标卫星，其中，所述当前卫星为确定目标卫星之前与所述用户连接的卫星。例如：将空天地一体化网络中连接时长为预设长度（如2小时）以上的在线卫星（在网络中处于连接状态的卫星）作为候选LEO卫星，然后计算候选LEO卫星中的卫星与用户连接的当前卫星的距离，将距离最近的LEO卫星作为下一个切换LEO卫星，也即目标LEO卫星。
得到目标卫星后，就可以执行通过所述目标卫星上的边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据的步骤，相应的，所述通过所述目标卫星上的边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据包括如下步骤：在所述目标卫星上的边缘服务器上解压所述交互性业务请求信息，得到解压数据；对所述解压数据进行类型解析，得到交互性业务处理数据，其中，所述交互性业务处理数据包括数据包容量、业务类型和转发设备。
具体地，当用户发起沉浸式媒体业务请求，空天地一体化系统接收到之后，系统并不清楚接收到的是什么信息，因为信息被压缩后传输，以节省带宽，因此需要对信息进行解压，得到解压数据，然后对解压数据进行类型解析，得到交互性业务处理数据，其中，所述交互性业务处理数据包括数据包容量、业务类型和转发设备。得到交互性业务处理数据和目标传输路径后，最后通过卫星控制器在所述目标传输路径上转发所述网络信息和所述交互性业务处理数据至中心总控制器。
得到所述网络信息和所述交互性业务处理数据后就可以执行如图2所示的如下步骤：
S300、通过所述中心总控制器接收所述网络信息和交互性业务请求信息，并对所述网络信息和所述交互性业务请求信息进行处理计算，以实现对所述空天地一体化网络进行整体管控。
具体地，所述网络信息包括第一网络状态信息和第二网络状态信息，中心总控制器部署在地面网络模块中，系统中的中心总控制器接收所述第一网络状态信息和所述第二网络状态信息，以及交互性业务请求信息，并对所述网络信息和所述交互性业务请求信息进行处理计算，如先将网络信息和所述交互性业务请求信息进行解压，得到解压数据，然后对解压数据进行类型解析，得到交互性业务的数量包容量、类型和转发设备，从而实现对所述空天地一体化网络进行整体管控。
本发明实施例还提供一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输装置，如图3所示，所述装置包括数据发送模块401、数据转发模块402和数据接收模块403，其中：
数据发送模块401，用于通过局部控制器收集地面网络模块发送的沉浸式媒体的交互性业务请求信息和沉浸式媒体的网络信息；
数据转发模块402，用于通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器；
数据接收模块403，用于所述中心总控制器接收所述网络信息和交互性业务请求信息，并对所述空天地一体化网络进行整体管控。
基于上述实施例，本发明还提供了一种服务器，其原理框图可以如图4所示。该服务器包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏、温度传感器。其中，该服务器的处理器用于提供计算和控制能力。该服务器的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该服务器的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输方法。该服务器的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该服务器的温度传感器是预先在服务器内部设置，用于检测内部设备的运行温度。
本领域技术人员可以理解，图4中的原理图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的服务器的限定，具体的服务器可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种服务器，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于进行以下操作的指令：通过局部控制器收集地面网络模块发送的沉浸式媒体的交互性业务请求信息和沉浸式媒体的网络信息；
通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器；
所述中心总控制器接收所述网络信息和交互性业务请求信息，并对所述空天地一体化网络进行整体管控。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
综上所述，本发明公开了支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统和数据传输方法，所述系统包括：空天地一体化网络构建模块，用于根据卫星网络模块、空中平台模块和地面网络模块构建支持沉浸式媒体的空天地一体化网络；网络管理模块，用于基于控制集群模块和深度强化学习模块，对所述空天地一体化网络进行管理；边缘服务器，用于在LEO卫星上处理并转发多个用户的沉浸式媒体的交互性数据。本系统通过控制集群模块和深度强化学习模块可以满足沉浸式媒体实时性的需求，通过卫星上的边缘服务器处理交互数据，可以满足沉浸式媒体交互性的需求，使得空天地一体化网络系统能够提供高质量的沉浸式媒体业务。
基于上述实施例，本发明公开了一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统和数据传输方法，应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输方法，其特征在于，支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统包括：空天地一体化网络构建模块，用于根据卫星网络模块、空中平台模块和地面网络模块构建支持沉浸式媒体的空天地一体化网络；
所述空天地一体化网络构建模块包括：
卫星网络模块，用于卫星之间的星际链路连接和数据传输；
空中平台模块，用于根据高空平台模块和低空平台模块，为用户提供网络连接和传输沉浸式媒体业务；
所述空中平台模块包括：
高空平台模块，用于为偏远地区或者乡村地区的用户提供网络连接；
低空平台模块，用于传输沉浸式媒体业务；
地面网络模块，用于为用户提供网络接入服务；
网络管理模块，用于基于控制集群模块和深度强化学习模块，对所述空天地一体化网络进行管理；
所述网络管理模块包括：
控制集群模块，用于管理所述空天地一体化网络；
深度强化学习模块，用于基于控制集群模块，将网络状态信息输入神经网络输出沉浸式媒体的目标传输路径；其中，所述网络状态信息包括带宽和吞吐量；
所述控制集群模块包括：
局部控制器，用于获取空中平台模块的第一网络状态信息，并将所述第一网络状态信息传输至中心总控制器；
卫星控制器，用于将所述卫星网络模块的第二网络状态信息传输至中心总控制器；
中心总控制器，用于接收所述第一网络状态信息和所述第二网络状态信息，并对所述空天地一体化网络进行整体管控；
边缘服务器，用于在LEO卫星上处理并转发多个用户的沉浸式媒体的交互性数据；
所述边缘服务器还用于根据业务请求用户所在的地理位置和卫星的运动轨迹，确定目标LEO卫星；
所述方法包括：
通过局部控制器收集地面网络模块发送的沉浸式媒体的交互性业务请求信息和沉浸式媒体的网络信息；
通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器；
其中，所述通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器包括：
通过深度强化学习模块确定目标传输路径；
其中，所述通过深度强化学习模块确定目标传输路径包括：
将网络状态信息输入神经网络，并实时监测用户终端对输出的沉浸式媒体内容的服务质量的反馈，得到反馈结果；其中，所述网络状态信息用于表征网络的带宽和吞吐量；
计算所述反馈结果的用户体验质量值；
基于所述用户体验质量值调整所述神经网络的参数，以得到神经网络输出的目标传输路径；将网络状态信息作为神经网络的输入数据，输入数据的初始状态是矩阵形式，每个矩阵中的数值代表链路带宽、吞吐量；
其中，所述通过深度强化学习模块确定目标传输路径还包括：
通过实时监测用户终端对于当前传输沉浸式媒体内容的服务质量QoS反馈，根据QoS计算当前的用户体验质量值QoE数值，用户QoE反馈给LEO卫星上的SDN控制器进行路由决策，得到目标传输路径，调整下一步分配的带宽和吞吐量，其中，用户QoE反馈是指用户在接收到多媒体内容时，对当前媒体质量的打分；其中，所述调整下一步分配的带宽和吞吐量为调整下一步每条链路上的带宽和吞吐量；
通过边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据；
其中，所述通过边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据包括：
获取卫星与用户的连接时长和距离；
根据所述连接时长和所述距离，确定目标卫星；
其中，所述根据所述连接时长和所述距离，确定目标卫星包括：
选取空天地一体化网络中连接时长满足预设阈值的卫星作为候选卫星；
在所述候选卫星中选取与所述用户连接的当前卫星距离最短的卫星作为目标卫星，其中，所述当前卫星为确定目标卫星之前与所述用户连接的卫星；
通过所述目标卫星上的边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据；
其中，所述通过所述目标卫星上的边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据包括：
在所述目标卫星上的边缘服务器上解压所述交互性业务请求信息，得到解压数据；
对所述解压数据进行类型解析，得到交互性业务处理数据，其中，所述交互性业务处理数据包括数据包容量、业务类型和转发设备；
通过卫星控制器在所述目标传输路径上转发所述网络信息和所述交互性业务处理数据至中心总控制器；
通过所述中心总控制器接收所述网络信息和交互性业务请求信息，并对所述网络信息和所述交互性业务请求信息进行处理计算，以实现对所述空天地一体化网络进行整体管控。
2.一种支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输装置，其特征在于，所述装置包括：
数据发送模块，用于通过局部控制器收集地面网络模块发送的沉浸式媒体的交互性业务请求信息和沉浸式媒体的网络信息；
数据转发模块，用于通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器；
其中，所述通过卫星控制器将所述网络信息和交互性业务请求信息发送至中心总控制器包括：
通过深度强化学习模块确定目标传输路径；
其中，所述通过深度强化学习模块确定目标传输路径包括：
将网络状态信息输入神经网络，并实时监测用户终端对输出的沉浸式媒体内容的服务质量的反馈，得到反馈结果；其中，所述网络状态信息用于表征网络的带宽和吞吐量；将网络状态信息作为神经网络的输入数据，输入数据的初始状态是矩阵形式，每个矩阵中的数值代表链路带宽、吞吐量；
计算所述反馈结果的用户体验质量值；
基于所述用户体验质量值调整所述神经网络的参数，以得到神经网络输出的目标传输路径；
其中，所述通过深度强化学习模块确定目标传输路径还包括：
通过实时监测用户终端对于当前传输沉浸式媒体内容的服务质量QoS反馈，根据QoS计算当前的用户体验质量值QoE数值，用户QoE反馈给LEO卫星上的SDN控制器进行路由决策，得到目标传输路径，调整下一步分配的带宽和吞吐量，其中，用户QoE反馈是指用户在接收到多媒体内容时，对当前媒体质量的打分；
通过边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据；
其中，所述通过边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据包括：
获取卫星与用户的连接时长和距离；
根据所述连接时长和所述距离，确定目标卫星；
其中，所述根据所述连接时长和所述距离，确定目标卫星包括：
选取空天地一体化网络中连接时长满足预设阈值的卫星作为候选卫星；
在所述候选卫星中选取与所述用户连接的当前卫星距离最短的卫星作为目标卫星，其中，所述当前卫星为确定目标卫星之前与所述用户连接的卫星；
通过所述目标卫星上的边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据；
其中，所述通过所述目标卫星上的边缘服务器对所述交互性业务请求信息进行处理计算，得到交互性业务处理数据包括：
在所述目标卫星上的边缘服务器上解压所述交互性业务请求信息，得到解压数据；
对所述解压数据进行类型解析，得到交互性业务处理数据，其中，所述交互性业务处理数据包括数据包容量、业务类型和转发设备；
通过卫星控制器在所述目标传输路径上转发所述网络信息和所述交互性业务处理数据至中心总控制器；
数据接收模块，用于所述中心总控制器接收所述网络信息和交互性业务请求信息，并对所述空天地一体化网络进行整体管控。
3.一种服务器，其特征在于，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于实现如权利要求1所述的支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输方法。
4.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够实现如权利要求1所述的支持沉浸式媒体的空天地一体化网络系统的数据传输方法。
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