[發(fā)明專利]一種面向業(yè)務適度服務的認知無線網(wǎng)絡傳輸學習方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610046073.3
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105636062B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦航;余華平
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W72/04
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務所(普通合伙) 42212
• 代理人: 胡清堂

1.一種面向業(yè)務適度服務的認知無線網(wǎng)絡傳輸學習方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟1：為每個網(wǎng)絡節(jié)點建立業(yè)務資源矩陣，根據(jù)實時業(yè)務的差異性定義實時業(yè)務的優(yōu)先級；

所述業(yè)務資源矩陣包括由不同鏈路和頻段組成的路由；矩陣中1表示指定頻段可用且鏈路和節(jié)點相連，0表示頻段不可用或無連接；網(wǎng)絡節(jié)點n的業(yè)務矩陣S_n＝[S_ij]∈{0,1}^L×Q表示如下：

其中L為鏈路總數(shù)，Q為頻段總數(shù)，鏈路e_i屬于鏈路集E＝{e₁,…,e_L}，頻段M_j屬于頻段集M＝{M₁,…,M_Q}；

步驟2：根據(jù)主用戶是否占用某一頻段以及是否和某一鏈路發(fā)生干擾建立白空間矩陣；根據(jù)鏈路采用某一頻段是否干擾高優(yōu)先級鏈路建立干擾矩陣；所述白空間矩陣和干擾矩陣用于描述業(yè)務量的時空分布呈現(xiàn)的動態(tài)特征；

網(wǎng)絡節(jié)點n通過頻譜感知，獲得的白空間矩陣O_n＝[O_ij]∈{0,1}^L×Q表示如下：

優(yōu)先級C_g(g≥2)的干擾矩陣為I_n＝[I_ij]∈{0,1}^L×Q：

相應地，業(yè)務矩陣表示網(wǎng)絡節(jié)點n在等級C_g中所收更高優(yōu)先級干擾的差異化業(yè)務資源，那么表示矩陣反轉(zhuǎn)操作

步驟3：根據(jù)節(jié)點可行行動、業(yè)務傳輸時間，計算實時業(yè)務從源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包到目標節(jié)點的路由和估計時延d_ij(ψ_ij(A_i))表示如下：

其中，ψ_ij為R_i中第j個數(shù)據(jù)包的路由，A_i＝[A_n|n∈θ_i]是R_i的所有網(wǎng)絡中繼傳輸節(jié)點的行動向量，ST_ng為網(wǎng)絡節(jié)點n在等級C_g中采取行動向量A_i的業(yè)務傳輸時間；

步驟4：進行本地信息和優(yōu)先級的分布式協(xié)同設(shè)計，將跨層多標準優(yōu)化問題變成：

其中，表示等級C_k中的數(shù)據(jù)包從中繼傳輸節(jié)點n到達目的節(jié)點的時延期望，ξ表示一個使概率很小的安全間隔，D_g為等級C_g中數(shù)據(jù)包的時延截止期，為數(shù)據(jù)包j到達節(jié)點n之前經(jīng)歷路由后的時延；

步驟5：獲取信息交換自由度和自由度限制條件；

傳輸按時間分片，令t_s為時間片持續(xù)時間，d_c(L_n)為網(wǎng)絡節(jié)點n的協(xié)作間隔，每個節(jié)點在時間片中和協(xié)作間隔后選擇行動A_n；針對本地信息，令最優(yōu)時延期望為x越大，時延期望G_n(g,x)越小；令V_n(g,I_n(x))為等級C_k中信息I_n(x)的回報利益；在靜態(tài)網(wǎng)絡中，V_n(g,I_n(x))定義為：V_n(g,I_n(x))＝G_n(g,x-1)-G_n(g,x)；如果節(jié)點n收到信息I_n(x)，那么信息回報V_n(g,I_n(1))被視作是按照時延期望所帶來的利益；針對信息I_n(x)，最優(yōu)時延期望G_n(g,x)可表示為：在動態(tài)網(wǎng)絡中，一旦那么對于x≤x′≤h_n有因此，定義信息自由度DoF(k,v)為：

DoF_n(k,v)≡arg max x，

其中λ(g,v)≥0表示實時業(yè)務帶來的最小時延變化，該實時業(yè)務確定在等級C_k中收到本地信息的最小利益；

步驟6：通過傳輸協(xié)作和信息交換，對多業(yè)務應用進行自適配；

在每個時間片周期性地重復執(zhí)行傳輸協(xié)作和信息交換兩個過程，在可行行動集上尋找最優(yōu)行動更新估計時延然后給信息交換接口提供更新的時延向量；根據(jù)最新選擇的行動、最遲時延變量和干擾矩陣I_g(n,A_n)更新信息，進而干擾矩陣和在預定義信息自由度內(nèi)的節(jié)點進行交換；

步驟7：根據(jù)和模型無關(guān)的分布式強制學習，建立頻譜切換；

采用一個作為活動回報的馬爾科夫決策過程來實現(xiàn)智能頻譜切換，采用一個和模型無關(guān)的分布式強制學習方法，尋找最優(yōu)決策；

步驟8：根據(jù)服務質(zhì)量檢驗是否滿足用戶需求從無線網(wǎng)絡服務的對象和無線網(wǎng)絡傳遞的對象兩方面展開檢驗；如果能實現(xiàn)業(yè)務適配，則結(jié)束流程；否則，從獲取信息交換自由度步驟重新開始執(zhí)行。