Satellite networks (SNs) are heterogeneous networks composed of typical functional domains, such as communication domains, observation domains, etc. Since the resources are independent among domains, and are highly dynamic with the movement of satellites, it is extremely difficult to capture the potential interaction relationship among various resources, even less to realize the coordinated scheduling of cross-domain resources in large-scale SNs. Motivated by these factors, we firstly propose a multi-aspect expanded hypergraph (MAEH) to accurately depict the Spatio-temporal features of resources in various domains as well as functional property, which is presented by different aspects. Particularly, the “aspect” can involve a group of resources with a similar feature in a hyperedge rather than a bilateral relationship between two individuals, thus the MAEH can dramatically reduce the redundant connections. By exploiting the MAEH, we model the multi-domain resource allocation problem in the form of mixed-integer linear programming to maximize the completed tasks. Through the topological nested characteristic of the MAEH, we propose a two-stage scheme to accomplish the resource allocation rapidly with lower computational complexity and to improve the resource utilization ratio efficiently. Simulation results validate that compared with the optimal performance, the executive time of the proposed scheme is average fivefold less under 4% extra communication resource cost. Besides, the resource utilization ratio improves over 15% by cross-domain collaboration.

中文翻译：

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卫星网络中的多方面扩展超图支持跨域资源管理

卫星网络（SNs）是由通信域、观测域等典型功能域组成的异构网络。由于域间资源独立，并且随着卫星的运动高度动态，因此很难捕捉到潜力。各种资源之间的交互关系，更不用说在大规模 SN 中实现跨域资源的协调调度。受这些因素的启发，我们首先提出了一种多方面扩展超图（MAEH），以准确地描述各个领域资源的时空特征以及由不同方面呈现的功能属性。特别是，“方面”可以涉及一组在超边中具有相似特征的资源，而不是两个个体之间的双边关系，因此 MAEH 可以显着减少冗余连接。通过利用 MAEH，我们以混合整数线性规划的形式对多域资源分配问题进行建模，以最大化完成的任务。通过MAEH的拓扑嵌套特性，我们提出了一种两阶段方案，以较低的计算复杂度快速完成资源分配，有效提高资源利用率。仿真结果验证了与最优性能相比，在4%的额外通信资源成本下，所提方案的执行时间平均减少了五倍。此外，通过跨域协作，资源利用率提高了15%以上。我们以混合整数线性规划的形式对多域资源分配问题进行建模，以最大化完成的任务。通过MAEH的拓扑嵌套特性，我们提出了一种两阶段方案，以较低的计算复杂度快速完成资源分配，有效提高资源利用率。仿真结果验证了与最优性能相比，在4%的额外通信资源成本下，所提方案的执行时间平均减少了五倍。此外，通过跨域协作，资源利用率提高了15%以上。我们以混合整数线性规划的形式对多域资源分配问题进行建模，以最大化完成的任务。通过MAEH的拓扑嵌套特性，我们提出了一种两阶段方案，以较低的计算复杂度快速完成资源分配，有效提高资源利用率。仿真结果验证了与最优性能相比，在4%的额外通信资源成本下，所提方案的执行时间平均减少了五倍。此外，通过跨域协作，资源利用率提高了15%以上。我们提出了一种两阶段的方案，以较低的计算复杂度快速完成资源分配，并有效地提高资源利用率。仿真结果验证了与最优性能相比，在4%的额外通信资源成本下，所提方案的执行时间平均减少了五倍。此外，通过跨域协作，资源利用率提高了15%以上。我们提出了一种两阶段的方案，以较低的计算复杂度快速完成资源分配，并有效地提高资源利用率。仿真结果验证了与最优性能相比，在4%的额外通信资源成本下，所提方案的执行时间平均减少了五倍。此外，通过跨域协作，资源利用率提高了15%以上。