[發(fā)明專利]一種物聯(lián)網(wǎng)中多源節(jié)點(diǎn)信息更新的信息年齡優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110171964.2
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112888004B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧兆基;汪秀敏
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04L67/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種物聯(lián)網(wǎng)中多源節(jié)點(diǎn)信息更新的信息年齡優(yōu)化方法。該方法包括：首先考慮各類信息內(nèi)容的信息年齡(AoI)，該度量指標(biāo)用于捕捉物聯(lián)網(wǎng)場景中信息內(nèi)容的新舊程度或者及時(shí)性；然后在此基礎(chǔ)下建立效用模型，假設(shè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)采集的信息是第一次緩存在基站中的，并且在每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能被其他節(jié)點(diǎn)共同觀察的情況下，決策節(jié)點(diǎn)如何上傳信息內(nèi)容到基站中，使得系統(tǒng)整體效用最大化。由于此問題是NP難問題，本發(fā)明提出了一個(gè)滿足近似比的高效算法來解出最優(yōu)決策方案。該方法能夠降低處理信息內(nèi)容的時(shí)間復(fù)雜度；本發(fā)明提出的方法慮了信息價(jià)值、傳輸成本和信息時(shí)效性之間的權(quán)衡；本發(fā)明提出的方法同時(shí)考慮了節(jié)點(diǎn)之間相互干擾，更接近現(xiàn)實(shí)情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種物聯(lián)網(wǎng)中多源節(jié)點(diǎn)信息更新的信息年齡優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

近年來，5G和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)結(jié)合的新興應(yīng)用提高了對及時(shí)、可靠的信息更新以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制的需求。以自動駕駛系統(tǒng)為例，車輛一般需要掌握自身的實(shí)時(shí)位置、速度和行車交通信息，才能實(shí)現(xiàn)交叉、避碰、組隊(duì)駕駛等駕駛輔助應(yīng)用。這里的關(guān)鍵問題是保持?jǐn)?shù)據(jù)盡可能的新鮮，因?yàn)樽詣玉{駛的安全性嚴(yán)重依賴于最新的狀態(tài)信息。這種對數(shù)據(jù)新鮮度的要求也可以在許多其他應(yīng)用程序中看到，包括新聞更新、股票報(bào)價(jià)、購物促銷等。

為了表征信息的新舊程度，引入了一個(gè)名為信息年齡(Age of information,AoI)的新指標(biāo)，該指標(biāo)被定義為度量從源節(jié)點(diǎn)(SN)生成此信息以來經(jīng)過的時(shí)間。此外，由于硬件設(shè)置和通信距離的異構(gòu)性，即使是相同類型的內(nèi)容，它們的生成/通信成本也可能不相同。因此，一個(gè)有效的信息更新機(jī)制除了簡單考慮內(nèi)容的AoI外，還應(yīng)該考慮源節(jié)點(diǎn)提供的信息內(nèi)容的服務(wù)質(zhì)量和成本。傳統(tǒng)的解決方案大多數(shù)都沒有考慮到AoI對信息產(chǎn)生采集產(chǎn)生的影響，并且都是基于源節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的信息是獨(dú)立的假設(shè)，沒有共同的觀察。該假設(shè)在現(xiàn)實(shí)中難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇蟛糠治锫?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)信息之間會有一定的關(guān)聯(lián)性。

He提出了一種先來先服務(wù)(FCFS)的信息分組方法，即先到達(dá)的信息內(nèi)容有最高的優(yōu)先處理級別，但這種方案只考慮了信息的時(shí)效性，并沒有考慮對信息內(nèi)容的不同評價(jià)指標(biāo)(Q.He,D.Yuan and A.Ephremides,“Optimal link scheduling for ageminimizationin wireless systems,”IEEE Transactions on InformationTheory)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種物聯(lián)網(wǎng)中多源節(jié)點(diǎn)信息更新的信息年齡優(yōu)化方法。

本發(fā)明提供的物聯(lián)網(wǎng)中多源節(jié)點(diǎn)信息更新的信息年齡優(yōu)化方法，能夠在每個(gè)源節(jié)點(diǎn)都能被其他源節(jié)點(diǎn)共同觀察的情況下，解決將節(jié)點(diǎn)中的內(nèi)容上傳到基站中的信息傳輸調(diào)度問題。在優(yōu)化AoI的同時(shí)，本發(fā)明還考慮了源節(jié)點(diǎn)在感知質(zhì)量和代價(jià)上的異質(zhì)性。

本發(fā)明把物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備視作源節(jié)點(diǎn)(SN)，基站(BS)看作目的節(jié)點(diǎn)，基站將根據(jù)這些源節(jié)點(diǎn)傳送過來的信息內(nèi)容的AoI、信息的價(jià)值、傳輸?shù)某杀窘⒎纸M包的傳輸模型，這個(gè)模型目標(biāo)是最大化效用和最小化信息年齡AoI，而源節(jié)點(diǎn)之間的相互觀測和相互影響且每個(gè)節(jié)點(diǎn)所能上傳的信息內(nèi)容數(shù)量是有限的。

本發(fā)明的目的至少通過如下技術(shù)方案之一實(shí)現(xiàn)。