一种基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法，包括以下步骤：S1、构建资源独立分配场景和资源共享场景中信息时效性模型；S2、计算资源独立分配场景中广义信息时效性、设备的传输能耗和设备的计算能耗；S3、以设备成本来量化系统性能和效率，建立优化问题为保证公平性的前提下最小化传输和计算能耗，同时最大化信息时效性；求解优化问题，获得最优的采样策略与资源分配策略。本发明专利技术联合考虑网联控制系统信息流环路中的数据采集、传输和计算三个过程，推导出不同边缘卸载模式下的信息时效价值指标，并基于此设计了感知策略和通信、计算联合资源分配方案，以提高系统整体性能和效率。高系统整体性能和效率。高系统整体性能和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法


[0001]本专利技术涉及通信资源调度
，尤其涉及一种基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法。

技术介绍

[0002]随着互联智能新时代的到来，当今网络正在向通信和计算一体化系统发展，信息在边缘物理设备和计算服务器所形成的控制回路中周期性连续流动。分布广泛的边缘设备不断采集时变环境数据，生成计算密集型感知任务，并将其卸载到网络上层服务器以提取状态信息，进一步用于实时重建或估计等下游任务决策。
[0003]在通信和计算一体化系统中，传统的吞吐量和延迟等指标已不能充分表征系统性能，需要将系统设计的目标从无差错数据传输扩展到信息对后续控制任务的有用性，面向信息采集和处理的统一流程，建立新的时效价值性能指标。此外，在此类系统中，数据的采集、传输和计算过程高度耦合相互制约，在有限的网络资源下，通信和计算系统分离设计无法与此特性相匹配，导致资源利用率下降。因此需要重新设计面向任务的通信和计算架构，开发高效的多维资源联合分配方法。
[0004]现有的边缘计算技术通过在位于网络边本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建资源独立分配场景中的广义信息时效性模型：其中，λ为平均任务生成速率，μ
t
为平均任务传输服务率，μ
c
为平均任务计算服务率；S2、计算资源独立分配场景中的广义信息时效性、设备的传输能耗和设备的计算能耗；S3、以设备成本来量化系统性能和效率，建立优化问题为保证公平性的前提下最小化传输和计算能耗，同时最大化信息时效性；求解优化问题，获得最优的采样策略与资源分配策略。2.根据权利要求1所述的基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法，其特征在于，步骤S1中，在零等待策略这一特殊模式下，资源独立分配场景中的广义信息时效性的公式为：3.根据权利要求1所述的基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法，其特征在于，设备的信息时效性还包括如下几种模型：资源独立分配场景中的面向过程的信息时效性、资源共享场景中的广义信息时效性和资源共享场景中的面向过程的信息时效性。4.根据权利要求3所述的基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法，其特征在于，资源独立分配场景中的面向过程的信息时效性的公式为：其中，κ为与回归率相关的结构参数，σ2为观测过程的方差，λ为平均任务生成速率，μ
t
为平均任务传输服务率，μ
c
为平均任务计算服务率；在零等待策略这一特殊模式下，资源独立分配场景中的面向过程的信息时效性的公式为：5.根据权利要求3所述的基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法，其特征在于，零等待策略下资源共享场景中的广义信息时效性的公式为：其中μ
i,t
为设备i的平均任务传输服务率，μ
‑
i,t
为其余设备的平均任务传输服务率之和，μ
c
为平均任务计算服务率。6.根据权利要求3所述的基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法，其特征在于，零等待策略下资源共享场景中的面向过程的信息时效性的上界为：
其中，其中，其中，κ为与回归率相关的结构参数，σ2为观测过程的方差，μ
i,t
为设备i的平均任务传输服务率，μ
‑
i,t
为其余设备的平均任务传输服务率之和，μ
c
为平均任务计算服务率。7.根据权利要求1所述的基于信息时效性的网联控制系统感传算联合优化方法，其特征在于，步骤S2中资源独立分配场景中的设备k的传输能耗的公式为：其中p
k
表示设备k的传输功率，β
k
表示分配给设备k的带宽占总可用带宽的比例，为设备k的平均传输速率，B表示总可用带宽，N0表示噪声功率谱密度，D
k
表示设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦晓琦，李彦霖，马楠，戴金晟，张平，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：