[發明專利]基于信息年齡的無線網絡通信資源調度方法和系統

有效

• 申請號: 202110119244.1
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112911555B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 劉振宇;羅祾;華珉;李文清;潘愛強;劉哲;陳智勇;夏斌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;國網上海市電力公司
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W72/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種基于信息年齡的無線網絡通信資源調度方法，包括組建由基站集中控制的無線D2D通信系統，初始化系統參數；D2D收發設備向基站發送當前時隙的狀態信息；基站根據接收到的狀態信息計算當前時隙的瞬時信息年齡A_i(k)，各條鏈路的傳輸成功概率μ_i(k)，以及下個時隙的期望信息年齡E[A_i(k+1)]；基站求解關于鏈路激活決策x_i(k)的整數規劃問題，得到使下個時隙期望信息年齡E[A_i(k+1)]的鏈路激活決策x_i(k)的解；基站將鏈路激活決策發送給對應鏈路i；D2D鏈路根據收到的鏈路激活決策進行信息傳輸，傳輸結束后記錄傳輸結果。本發明提供的基于信息年齡的無線網絡通信資源調度方法和系統為各條鏈路之間的傳輸公平性提供了依據，同時提高了整體系統的實時性與信息時效性。

技術領域

本發明涉及信息年齡的技術領域，具體地，涉及基于信息年齡的無線網絡通信資源調度方法和系統。

背景技術

隨著移動設備數量持續增長，移動游戲、高清電影和視頻會議等多媒體應用的大量出現，以及物聯網概念的逐步普及，推動了蜂窩移動通信技術的快速發展，也導致了對于更高數據速率和服務質量的需求的增加。無線網絡的流量壓力越來越大，這推動了第五代蜂窩網絡的頻譜利用率的研究。設備到設備通信是除了減小小區半徑和增加更多網絡資源之外的另一個能夠提高網絡頻譜利用率的解決方案。

D2D通信使得距離相近的移動設備能夠直接通信，而不需要基站中轉。D2D通信在本地數據業務方面的固有優勢，也使其可以應用到包括公共安全服務、車聯網、蜂窩網絡流量卸載、災害救援、多跳中繼和環境監測等領域。與此同時，低時延網絡物理系統應用的重要性繼續增長。自動駕駛需要最實時的周圍環境的數據，遠程手術需要精確實時的更新手術工具的位置，物聯網網絡的發展也對信息的實時傳輸提出了更高的要求。然而，僅僅以時延為指標并不能準確反映信息是否新鮮。

信息年齡作為一個新興的指標，描述了從接收端的視角觀察到的信息的及時性，它被定義為，收端最新接收并利用的信息從該信息產生時刻起經過的時間。在D2D通信網絡中，及時更新并不等于最大化系統吞吐量或傳輸速率，也不等于最大化系統利用率。僅僅根據信道狀態好壞進行信息更新將造成嚴重的不公平性導致部分鏈路的實時性較差，而常用的比例公平調度則無法定量評估公平性。對于有實時性數據傳輸要求的D2D通信網絡，信息年齡可以作為一個主要的性能指標，用以調度與分配系統的通信資源，提升系統性能。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于信息年齡的無線網絡通信資源調度方法和系統。

根據本發明提供的一種基于信息年齡的無線網絡通信資源調度方法，包括如下步驟：

步驟1：組建由基站集中控制的無線D2D通信系統，初始化系統參數；

步驟2：D2D收發設備向基站發送當前時隙的狀態信息；

步驟3：基站根據接收到的狀態信息計算當前時隙的瞬時信息年齡A_i(k)，各條鏈路的傳輸成功概率μ_i(k)，以及下個時隙的期望信息年齡E[A_i(k+1)]；

步驟4：基站求解關于鏈路激活決策x_i(k)的整數規劃問題，得到使下個時隙期望信息年齡E[A_i(k+1)]的鏈路激活決策x_i(k)的解；

步驟5：基站將鏈路激活決策發送給對應鏈路i；

步驟6：D2D鏈路根據收到的鏈路激活決策進行信息傳輸，傳輸結束后記錄傳輸結果；當前時隙結束，令k＝k+1，返回執行步驟2。

優選地，所述步驟1中組建由基站集中控制的無線D2D通信系統包括：多個空間位置隨機分布的傳輸時間敏感信息的D2D收發設備，與一個用于集中控制D2D鏈路傳輸調度的基站；