[发明专利]基于信息年龄的无线网络通信资源调度方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于信息年龄的无线网络通信资源调度方法，包括组建由基站集中控制的无线D2D通信系统，初始化系统参数；D2D收发设备向基站发送当前时隙的状态信息；基站根据接收到的状态信息计算当前时隙的瞬时信息年龄A_i(k)，各条链路的传输成功概率μ_i(k)，以及下个时隙的期望信息年龄E[A_i(k+1)]；基站求解关于链路激活决策x_i(k)的整数规划问题，得到使下个时隙期望信息年龄E[A_i(k+1)]的链路激活决策x_i(k)的解；基站将链路激活决策发送给对应链路i；D2D链路根据收到的链路激活决策进行信息传输，传输结束后记录传输结果。本发明提供的基于信息年龄的无线网络通信资源调度方法和系统为各条链路之间的传输公平性提供了依据，同时提高了整体系统的实时性与信息时效性。

技术领域

本发明涉及信息年龄的技术领域，具体地，涉及基于信息年龄的无线网络通信资源调度方法和系统。

背景技术

随着移动设备数量持续增长，移动游戏、高清电影和视频会议等多媒体应用的大量出现，以及物联网概念的逐步普及，推动了蜂窝移动通信技术的快速发展，也导致了对于更高数据速率和服务质量的需求的增加。无线网络的流量压力越来越大，这推动了第五代蜂窝网络的频谱利用率的研究。设备到设备通信是除了减小小区半径和增加更多网络资源之外的另一个能够提高网络频谱利用率的解决方案。

D2D通信使得距离相近的移动设备能够直接通信，而不需要基站中转。D2D通信在本地数据业务方面的固有优势，也使其可以应用到包括公共安全服务、车联网、蜂窝网络流量卸载、灾害救援、多跳中继和环境监测等领域。与此同时，低时延网络物理系统应用的重要性继续增长。自动驾驶需要最实时的周围环境的数据，远程手术需要精确实时的更新手术工具的位置，物联网网络的发展也对信息的实时传输提出了更高的要求。然而，仅仅以时延为指标并不能准确反映信息是否新鲜。

信息年龄作为一个新兴的指标，描述了从接收端的视角观察到的信息的及时性，它被定义为，收端最新接收并利用的信息从该信息产生时刻起经过的时间。在D2D通信网络中，及时更新并不等于最大化系统吞吐量或传输速率，也不等于最大化系统利用率。仅仅根据信道状态好坏进行信息更新将造成严重的不公平性导致部分链路的实时性较差，而常用的比例公平调度则无法定量评估公平性。对于有实时性数据传输要求的D2D通信网络，信息年龄可以作为一个主要的性能指标，用以调度与分配系统的通信资源，提升系统性能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于信息年龄的无线网络通信资源调度方法和系统。

根据本发明提供的一种基于信息年龄的无线网络通信资源调度方法，包括如下步骤：

步骤1：组建由基站集中控制的无线D2D通信系统，初始化系统参数；

步骤2：D2D收发设备向基站发送当前时隙的状态信息；

步骤3：基站根据接收到的状态信息计算当前时隙的瞬时信息年龄A_i(k)，各条链路的传输成功概率μ_i(k)，以及下个时隙的期望信息年龄E[A_i(k+1)]；

步骤4：基站求解关于链路激活决策x_i(k)的整数规划问题，得到使下个时隙期望信息年龄E[A_i(k+1)]的链路激活决策x_i(k)的解；

步骤5：基站将链路激活决策发送给对应链路i；

步骤6：D2D链路根据收到的链路激活决策进行信息传输，传输结束后记录传输结果；当前时隙结束，令k＝k+1，返回执行步骤2。

优选地，所述步骤1中组建由基站集中控制的无线D2D通信系统包括：多个空间位置随机分布的传输时间敏感信息的D2D收发设备，与一个用于集中控制D2D链路传输调度的基站；