申请/专利权人：东莞理工学院

申请日：2021-12-31

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN114374949B

主分类号：H04W4/40

分类号：H04W4/40;H04W52/02;H04W24/02;G06N3/045;G06N3/092;G06N3/084

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2022.05.06#实质审查的生效;2022.04.19#公开

摘要：本发明公开了一种车联网中基于信息新鲜度优化的功率控制机制，建立一个多辆汽车连接同一个RSU的系统模型，基于用户的协同过滤算法预测出各辆汽车在连接RSU时访问RSU存储的各个信息块的概率，以优化AOI为目标，以RSU与各辆汽车通信的功率为优化变量，建立数学模型，对建立的数学模型采用强化学习算法D3QN来求解，在D3QN中选取合适的状态、动作和奖励，然后按照算法进行一步一步的迭代，最终得到一个与RSU连接的汽车的通信功率能够保证汽车获取到的信息新鲜度的分配方案。本发明采用了能表示信息新鲜度的指标AOI来构造数学模型，最终得到的解即找到的通信功率分配方案能较好地保证汽车获得的信息新鲜度,这在智能交通的应用中有重要意义。

主权项：1.一种车联网中基于信息新鲜度优化的功率控制机制，其特征在于包含以下步骤：步骤一：建立一个多辆汽车连接同一个RSU的系统模型；步骤二：以优化AOI为目标，以RSU与各辆汽车通信的功率为优化变量，建立数学模型，基于用户的协同过滤算法预测出各辆汽车在连接RSU时访问RSU存储的各个信息块的概率；步骤三：对建立的数学模型采用强化学习算法D3QN来求解，在D3QN中选取合适的状态、动作和奖励，然后按照算法进行一步一步的迭代，最终得到一个与RSU连接的汽车的通信功率能够保证汽车获取到的信息新鲜度的分配方案；所述步骤一具体为：假设系统中有U个RSU，每个RSU连接一个边缘服务器，边缘服务器用于存储RSU连接的汽车经常访问的信息；所有的RSU存储的信息块总数是I；假设系统中汽车的总数为V，每辆汽车都连接附近的一个RSU，汽车通过RSU来访问RSU连接的边缘服务器里面的信息；所述步骤二具体为：定义AOI为信息新鲜度，AOI＝当前时刻t-信息产生的时刻t0；把RSU连接的边缘服务器里面存储的信息分成实时信息和非实时信息；实时信息的优先级高于非实时信息，实时信息能够中断非实时信息的下载；令Δu,v,i为汽车v连接RSUu时下载到的信息块i的AOI，设等待实时信息下载的时间的期望为twait,u,v，非实时信息排队等待其他非实时信息下载的时间期望为信息块i的下载时间为tdownload,u,v,i，则对于非实时信息： 对于实时信息，设排队等待时间为则 令ρu,v,i表示汽车v连接RSUu时会下载信息块i的概率；对于实时信息，ρu,v,i＝1；对于非实时信息，0≤ρu,v,i≤1；汽车v连接RSUu时接收到的信息块的AOI之和为： 其中，当信息块i是实时信息时，bi＝1，否则bi＝0；xu,i＝1表示RSUu连接的服务器存储信息块i，否则xu,i＝0；当au,v＝1时，表示汽车v连接RSUu，否则au,v＝0；在汽车v连接RSUu时，信噪比为 其中，nv为汽车v正在使用的信道，表示RSUu与汽车v在信道nv上通信时的通信功率，表示相应的信道增益，σ2表示高斯白噪声的功率；如果汽车v和v'使用的是同一个信道，qv,v'＝1，否则qv,v'＝0；令系统带宽为W，根据香农公式，下载速率为Ru,v＝Wlog21+SNRu,v5设信息块i的大小为ci，则下载时间为 实时信息和非实时信息的排队模型可近似看成是MM1∞∞FCFS模型，采用一辆汽车多个信息排队的方案；对于实时信息， 其中，在这里表示RSUu单位时间平均产生实时信息块的数量，表示RSUu单位时间平均向汽车v发送实时信息块的数量；RSUu连接的服务器内存储的实时信息块的数量为 存储的实时信息的总大小为 平均每个实时信息块的大小为 因此 对于非实时信息 其中，在这里表示汽车v单位时间平均请求非实时信息块的数量，表示RSUu单位时间平均向汽车v发送非实时信息块的数量；RSUu连接的服务器内存储的非实时信息块的数量为 存储的非实时信息的总大小为 平均每个非实时信息块的大小为 因此 非实时信息等待实时信息的时间的均值，也即平均每次传输一组实时信息花的的时间 其中，表示RSUu平均每次传输一组实时信息块的数量；和可看成是服从正态分布的随机变量；由于系统中总共有V辆汽车，则对于连接RSUu的所有汽车下载的所有信息块的AOI之和： 通过优化每一个RSUu与每一辆汽车v通信的功率来使得对于每一个RSUu，有Δu≤Tu19并且要满足 和 其中，Tu为一个给定的阈值，表示下载速率不能小于给定的阈值表示RSUu的通信功率不能大于其最大功率限制使用基于用户的协同过滤算法计算每一个ρu,v,i；首先根据连接RSUu的各辆汽车v的历史访问记录来统计出每一个ρu,v,i；假设汽车v有hv条历史访问记录，其中有hv,i条历史记录是访问信息块i，那么我们令 如果汽车v没有访问过信息块i，则令ρu,v,i＝0；然后，我们令ρu,v＝ρu,v,1,ρu,v,2,...,ρu,v,I23其中，v∈{1,2,...,V|au,v＝1}；在计算ρu,v和ρu,v',v'≠v的相似度lv,v'时，采用余弦相似度计算公式

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百度查询： 东莞理工学院 一种车联网中基于信息新鲜度优化的功率控制机制

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