CN115460654B 一种物联网中面向信息年龄最小化的包长实时调整方法 （中国人民解放军陆军工程大学）

一种物联网中面向信息年龄最小化的包长本发明公开一种物联网中面向信息年龄最机器节点利用控制节点的反馈获知当前信道衰束的前提下，利用控制节点给机器节点反馈信改善周期性状态更新系统的性能提供了有效手2数据包长度调整的优化问题被建模为有约束的马尔科夫决策有约束的马尔科夫决策过程中的状态空间，具体过程为有约束的马尔科夫决策过程中的行动空间，具体过程为：在单位选择发送的数据包长度，在第t个周期内，机器节点发送的数据包长度为at∈{0,1,3其中，r,和分别为当信道衰落状态为kt时机器节点发有约束的马尔科夫决策过程中的代价函数，具体过程为tP2.根据权利要求1所述的物联网中面向信息年龄最小化的包长实时调整方法，其特征3.根据权利要求2所述的物联网中面向信息年龄最小化的包长实时调整方法，其特征4.根据权利要求3所述的物联网中面向信息年龄最小化的包长实时调整方法，其特征为其中传输策略π为系统状态与机器节点采取行动之间的映射，也即是在不同信道衰落信息和信息年龄下机器节点应发送的数据包长度，T为状态更新所器节点的平均功耗需满足Pc为机器节点统计5.根据权利要求4所述的物联网中面向信息年龄最小化的包长实时调整方法，其特征4包长设计问题转化为线性规划问题，优化状态空间中所有状态的得到最佳的包长调5其定义为接收端收到的最新的状态数据包的产生时间与当前ofShort_PacketCommunicationswithPacketandEnergyTradeoffforMulticastNetworksWithShortPacketTransmissions,”IEEETrans.Commun.,vol.69,no.9,pp.6106_6119,Sept.2021.)研究了多播网络下信息年vol.20,no.12,pp.8423_8437,Dec.2021.)研究了面向短包通信的中继辅助下的状态更新，并通过优化数据包长度来降低接收端的信息时候降低数据包长度以增强到达接收端的状态数据包6[0006]本发明的目的在于提供物联网中一种面向信息年龄最小反馈的信道衰落信息和信息年龄确定系统对应的状态，查找此状态下最佳的数据包长度，[0013]本发明的物联网中面向信息年龄最小化的包长实时调整7制节点以更新控制节点处的状态信息。图2展示了一段时间内控制节点侧信息年龄的变化[0022]本发明的物联网中面向信息年龄最小化的包长实时调整方法，具体包括如下步[0024]无线信道离散化后得到小尺度信道衰落系数的集合为其中K为08化程度参数，L代表一个周期含有的时隙数其中，系统在第t个周期内的系统状态st为st=m为设置的δt取值上界，在第t_1个周期内控制节点处的状态信息经过rt个时隙得到制节点处的信息在第t_1个周期内未得到更新，kt代表第t个周期信道处于的信道衰落状9[0055]基于上述建模的带约束的马尔科夫决策过程的状态空间，式(5)中的优化问题可[0057]基于上述带约束的马尔科夫决策过程，本发明设计了一个概率化的状态更新方案。由于一个周期内发送状态数据包的长度只与该周期的系统状态有关而与周期数无关，r＝L+1时，[0069]令μδ,r,k表示系统稳定后处于状态s＝(δ,r,k)的概率。引入稳定状态向量为P＝0.2W，每个时隙的平均传输功耗约束为Pc＝0.1W，机器节点传输的信息量为D=200nats，每个时隙的块长为n0＝5channeluses，一个周期包含30个时隙。信道带宽为[0096]图3展示了采用本发明的包长实时调整方法得到的最佳包长调整方案的结构，其[0097]图4展示了两种方法下平均信息年龄随着平均功耗约束的变化关系。其中所提方数据包长度满足功耗约束。而所提方法通过在信道质量较差时不发送状态数据包的方式，[0099]上述实施例的描