电子科技大学张科获国家专利权
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龙图腾网获悉电子科技大学申请的专利一种基于交通与通信特征互补预测的基站资源调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116634442B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310723396.1,技术领域涉及:H04W16/04;该发明授权一种基于交通与通信特征互补预测的基站资源调度方法是由张科;欧阳杰;郑鸿泰;林辰锋;吴凡设计研发完成,并于2023-06-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于交通与通信特征互补预测的基站资源调度方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于交通与通信特征互补预测的基站资源调度方法,提出基于动态时间规划的交通流及数据流预测优化模型,在基站间获取车辆连接数据、车辆通信量数据,通过DDPG训练预测模型,对未来基站所连接车辆数、通信量做预测,根据预测数据,设计考虑系统整体时延及各时刻资源分配平等性的带宽分配优化模型,通过投影梯度下降求解最优方案,实现针对未来车流量的资源调度。本发明的方法克服了基站无法根据交通流量变化动态调整带宽分配策略,而导致资源浪费或资源不足,通过预测交通流量和通信需求使基站在交通流量预计将增加时留更多资源,在交通流量预计将减少时留更少资源,实现资源高效利用,提高智能交通系统中带宽资源利用率。
本发明授权一种基于交通与通信特征互补预测的基站资源调度方法在权利要求书中公布了:1.一种基于交通与通信特征互补预测的基站资源调度方法,具体步骤如下: S1、基站采样; 基站每隔时间步长对当前数据采样,一组采样数据包括:当前时刻连接在基站的车辆数、这些车辆产生的通信需求之和; 其中,表示在时刻车辆是否连接在基站上,表示连接,表示未连接;表示时间段内车辆在基站上产生的通信需求;表示系统所有车辆的总数; 基站将采样数据存入历史数据池中,保存组数据,判断是否采样超过条数据,删除超过的最旧一条历史数据,若未超过则继续采样同时不为其他基站开放数据,直至采样满条;相邻基站请求这组数据时,通过基站间通信直接传输最新数据; 其中,表示由最新条车辆数采样构成的车辆数向量,表示由最新条车辆通信需求采样构成的通信需求向量,二者共同组成完整路网交通流与用户通信特征数据; 同时基站记录基站剩余带宽情况及车辆分配带宽情况,用于基站通信资源预留的计算,基站在时刻的剩余带宽表示为:; 其中,表示车辆时刻在基站上实际分配的带宽,表示基站的总带宽; S2、基站获取相邻基站接入车辆数以及相邻基站通信量时序数据; 基站请求相邻基站的交通及通信数据,得到若干相邻基站数据,,; S3、基于动态时间规划算法和DDPG对交通流及通信需求进行预测; 将基站获取的相邻基站接入车辆数以及其通信量时序数据输入优化模型中,得到未来个时间步长的预测交通流及通信需求数据; 其中,表示预测交通流数据,表示预测通信需求数据,表示基站预测数据的起始时间戳; 所述的优化模型具体为: ; 其中,表示预测模型;表示相邻基站数据传输时间,表示相邻基站历史数据与目标基站预测数据的DTW平均相似度、表示目标基站预测数据与实际数据的误差;表示时刻基站最大可连接车辆数;表示车辆时刻在基站上的业务传输时延、表示车辆时刻在基站上可接受的最大业务传输时延、表示车辆时刻在基站上可接受的最小带宽需求;表示基站和基站间传输的数据量、表示基站和基站间的传输速率;表示优化模型训练精度、表示最小可接受的优化模型训练精度; 表示基站连接车辆数不超过最大可服务车辆数,表示车辆实际时延不大于最大可接受时延,可以得到车辆最小带宽,表示历史数据传输时间需要远小于个时间步长,否则数据太旧失去意义,表示训练精度大于最小精度; 然后使用DDPG算法来优化预测模型; S4、最小化时延和时延方差,使用投影梯度下降法求解最优带宽分配方案; 经过步骤S3,基站通过请求相邻基站的数据以及模型计算,获得预测数据;表示基站预测数据的起始时间戳,由于传输和预测过程需要一段时间,所以预测数据的起始时刻早于得到预测数据的时刻,即得到预测数据的时刻为;将内到达的车辆数及通信量替换进预测数据中,得到混合预测数据;此时车辆到达混合预测数据具体为: ; ; 其中,和表示真实数据,和表示预测数据,下标中前者为数据时间戳,后者为预测数据的基站; 基站基于混合预测数据,构建一个优化问题,使用投影梯度下降法求解优化问题,得到最优带宽分配方案,即针对当前连接车辆和未来连接车辆的带宽分配方案; 所述优化问题为在每个时间步长内计算基站内车辆平均时延及此平均时延在所有时间步长上的均值的差值平方,在总时间内求和得到,使用梯度下降法求解此优化问题: ; 其中,表示基站在时刻为车辆分配的带宽总和,表示时刻在基站上的可用带宽,表示优化问题;第一个限制条件表示每个时刻分得带宽不超过可用带宽,第二个限制条件表示车辆分的带宽要大于可接受的最小带宽需求,优化问题由两部分组成:系统平均时延之和以及系统平均时延的方差,具体为: ; 其中,表示系统平均时延之和,保证通信资源分配方案有较低的时延,表示基站在时刻为车辆分配的带宽总和,表示保证中分母不为零的小正数;,表示时延总和及时延方差权重因子,表示得到预测数据后运行梯度下降法的总时间,且; ,表示基站将时刻带宽分配完毕后的剩余带宽,表示基站在时刻为车辆分配的带宽总和,第三项表示过去分配带宽的回收情况,表示回收滑动窗口,自最前一个未被回收的时刻,至当前时刻,表示带宽回收指示器,为1表示未被回收,为0表示回收过,表示时延指示器,当时,,否则为0,表示这部分带宽对应的业务传输平均时延,;故分配带宽前基站在时刻可用带宽为,只与时刻之前的分配情况有关,分配完毕后可以直接计算得出下一时刻可用带宽; S5、基站根据最优带宽分配方案进行带宽资源分配,考虑后续车流情况,实现针对未来车流量进行资源调度; 其中,车辆以时刻在基站上产生的通信量为权重,分派,即。
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