申请/专利权人：重庆邮电大学

申请日：2023-11-23

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN117812641A

主分类号：H04W28/08

分类号：H04W28/08;H04W72/0446;H04W72/12;H04W72/50;G06F18/20

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.19#实质审查的生效;2024.04.02#公开

摘要：本发明涉及一种基于信息年龄的时变信道工业物联网混合数据流调度方法，属于工业网络技术领域。该方法针对时变信道下，周期到达数据流与随机到达数据流并存的工业物联网系统，在满足具有周期性到达节点的时延容忍度约束的情况下，对具有随机到达的节点的长期平均信息年龄最小化。通过约束马尔可夫决策过程构建约束优化问题，利用拉格朗日乘子对其解耦得到两类单节点优化子问题，采用线性规划、李雅普诺夫漂移框架以及深度强化学习方法对两类子问题和原优化问题求解，获得由一个主策略和两个子策略构成的多链路调度方案。本发明考虑时变信道下混合数据流的时延容忍度与平均信息年龄的联合优化，保障不同到达模式的数据传输的确定性和实时性。

主权项：1.一种基于信息年龄的时变信道工业物联网混合数据流调度方法，其特征在于，针对服从两状态马尔科夫链的吉尔伯特时变信道，在多节点向基站发送数据包的网络中，依据由一个主策略和两个子策略组成的多链路调度方案，逐时隙进行链路调度，满足具有周期到达的节点的时延容忍度约束，同时最小化具有随机到达的节点的长期平均信息年龄；该方法具体包括以下步骤：S1：获取工业物联网系统的参数信息，计算具有周期到达的节点的排队时延，根据具有随机到达的节点的信息年龄更新模型，得到对应节点的平均信息年龄，依据服从两状态马尔科夫链的吉尔伯特时变信道和上一时隙信道状态信息得到当前时隙所处某信道状态的概率；S2：根据获取的各节点的信息年龄、排队延迟、上一时隙信道状态与时延容忍度相关的随机变量建立系统的状态空间、动作空间和单步成本函数，构建时延容忍度约束下长期平均信息年龄最小化的原优化问题，通过拉格朗日乘子对原优化问题解耦得到两类针对具有不同到达模式的节点的单节点优化子问题；S3：针对两类单节点优化子问题，分别采用线性规划方法和基于时隙的李雅普诺夫漂移框架的启发式方法求解，具体为：针对具有周期到达的单节点优化子问题，采用线性规划方法求解，包括：利用节点马尔可夫链的平稳状态分布和节点调度概率，将该类子问题转化为线性规划问题，通过线性规划求解器，获得节点在各时隙下的最优机会调度策略；针对具有随机到达的单节点优化子问题，采用基于时隙的李雅普诺夫漂移框架的启发式方法求解，包括：通过定义李雅普诺夫函数，构建系统的李雅普诺夫漂移表达式，获得基于最小化系统李雅普诺夫漂移的启发式调度子策略；S4：针对原优化问题，采用深度强化学习方法、截断式方法、最优机会调度策略与启发式调度子策略，得到由一个主策略和两个子策略组成的多链路调度方案；具体为：在上层基于主策略的调度策略中，利用深度Q网络对系统状态价值函数近似，通过深度强化学习方法获得调度机会分配主策略，即由主策略的调度网络输出当前时隙调度节点类型；在下层基于两个子策略的调度策略中，根据上层调度的决策，即输出的被调度的节点类型，执行对应的子策略以决定具体被调度的某个节点，包括：针对调度具有周期到达的节点的决策，基于截断式方法和最优机会调度策略，获得截断式机会调度子策略；针对调度具有随机到达的节点的决策，采用启发式调度子策略。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆邮电大学 基于信息年龄的时变信道工业物联网混合数据流调度方法

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