技术特征：
1.一种设备调度与资源分配方法，其特征在于，包括：获取无线监测系统的设备信息、传输信息及计算资源；其中，所述设备信息包括：设备和网络侧网元的距离、设备的最大发射功率、设备的传输信息量及单边功率谱密度；所述传输信息包括：时隙长度、子信道的信道带宽、载波频率及信道信干噪比阈值；所述计算资源包括信息处理服务器可用的计算资源；基于所述设备信息、传输信息及计算资源，确定所述无线监测系统的设备调度与资源分配的优化问题；其中，所述设备调度与资源分配的优化问题为最小化无线监测系统在一个监测周期内总的信息年龄的问题；对所述设备调度与资源分配的优化问题进行求解，确定所述无线监测系统的设备调度与资源分配信息。2.根据权利要求1所述的设备调度与资源分配方法，其特征在于，所述设备调度与资源分配的优化问题表示为：p0：s.t.c1：c2：c3：c4：c5：c6：c7：其中，p0为所述设备调度与资源分配的优化问题的目标函数，c1至c7为所述目标函数p0的约束条件；c3为通信系统接入限制，任一时刻通信系统中设备的接入量不超过通信系统所包括的子信道总数；c4为设备的发射功率限制；c5表示保证信息传输成功率的信道干扰限制；c6表示在任一时隙任一设备传输至网络侧网元的信息都能够在下一时刻被信息处理服务器处理；c7为系统计算资源约束；无线监测系统包括k个设备、至少一个网络侧网元、信息处理服务器；m为通信系统包括的正交的子信道总数；n为时隙序号，n为一个监测周期所包括的时隙数；π
k
(n)＝{α
k.n
,β
k,n
}；α
k,n
表示设备k在时隙n的信息收集状态，表示设备k在时隙n的信息收集状态，α
k,n
＝{0,1,2}，α
k,n
＝0表示在时隙n设备k的缓存为空且设备k不收集信息，α
k,n
＝1表示在时隙n设备k收集信息并将信息存放在设备k的缓存中，α
k,n
＝2表示在时隙n设备k的缓存不为空且设备k不收集信息；β
k,n
表示设备k在时隙n的调度，β
k,n
＝{0,1}，β
k,n
＝0表示设备k在时隙n不传输信息，β
k,n
＝1表示设备k在时隙n传输信息；l
k
为设备k需要传输的信息量；r
k,n
为设备k在时隙n传输的信息量，
p
k,n
为设备k在时隙n的发射功率；p为设备的最大发射功率；h
k
为设备k所占用子信道的信道增益；n0为单边功率谱密度；b为子信道的信道带宽；γ
th
为信道信干噪比阈值；d
k
为设备k和基站的距离，c为光速，f
c
为载波频率；t为时隙长度；s
k
为信息处理服务器处理1bit数据所需的cpu循环数；f
k,n+1
为信息处理服务器在时隙n+1为设备k分配的计算资源；f为信息处理服务器可用的计算资源总量；a
s,k
(n)为时隙n开始时设备k的信息年龄，q
k
(n)为时隙n开始时设备k的缓存数据量，a
d,k
(n)为时隙n结束时设备k在信息处理服务器的信息年龄，3.根据权利要求2所述的设备调度与资源分配方法，其特征在于，所述对所述设备调度与资源分配的优化问题进行求解，确定所述无线监测系统的设备调度与资源分配信息，包括：将所述设备调度与资源分配的优化问题转换为凸优化问题：px：s.t.c8：c9：c10：c11：c12：c13：c14：c15：其中，px为所述凸优化问题的目标函数，c8至c15为px的约束条件：表示网络侧网元在时隙n需要调度的设备的集合；f
n+1
为信息处理服务器在时隙n+1可用的计算资源；为信息处理服务器在时隙n+1可用的计算资源；ε为大于0的无穷小量；χ为惩罚因子，χ＞＞1；
j为迭代次数，为符合限制条件c8和c9的β
k,n
的任一取值；m
n
为网络侧网元在时隙n可用的信道数；对所述凸优化问题进行求解，确定所述无线监测系统的设备调度与资源分配信息。4.根据权利要求3所述的设备调度与资源分配方法，其特征在于，所述对所述凸优化问题进行求解，确定所述无线监测系统的设备调度与资源分配信息，包括：对监测周期内所有时隙，按照时间顺序依次对每个时隙重复执行以下步骤：采用迭代计算的方式，基于连续凸逼近算法sca对所述凸优化问题进行求解，直到无线监测系统在一个时隙的总的平均信息年龄收益收敛时，获得β
k,n
的可行解r
k,n
的可行解及的可行解其中，e
n
为无线监测系统在一个时隙的总的平均信息年龄收益；基于计算β
k,n
的最优解基于和计算p
k,n
的最优解基于计算得到α
k,n
的最优解基于和计算f
k,n+1
的最优解基于及计算a
s,k
(n)和a
d,k
(n)；基于和计算f
n+1
；基于计算m
n
。5.根据权利要求4所述的设备调度与资源分配方法，其特征在于，所述基于计算β
k,n
的最优解基于和计算p
k,n
的最优解基于计算得到α
k,n
的最优解基于和计算f
k,n+1
的最优解包括：基于采用公式c16计算得到β
k,n
的最优解c16：基于和采用公式c17
‑
c20计算得到p
k,n
的最优解c17：c18：c19：c20：基于和采用公式c21计算得到f
k,n+1
的最优解c21：
基于采用公式c22计算得到α
k,n
的最优解c22：6.根据权利要求1至5任一项所述的设备调度与资源分配方法，其特征在于，所述设备调度与资源分配信息包括以下至少一项：所述无线监测系统中每个设备在每个时隙的信息收集状态、调度状态和发射功率，及所述信息处理服务器在各个时隙为每个设备分配的计算资源。7.一种设备调度与资源分配装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取无线监测系统的设备信息、传输信息及计算资源；其中，所述设备信息包括：设备和网络侧网元的距离、设备的最大发射功率、设备的传输信息量及单边功率谱密度；所述传输信息包括：时隙长度、子信道的信道带宽、载波频率及信道信干噪比阈值；所述计算资源包括信息处理服务器可用的计算资源；确定模块，用于基于所述设备信息、传输信息及计算资源，确定所述无线监测系统的设备调度与资源分配的优化问题；其中，所述设备调度与资源分配的优化问题为最小化无线监测系统在一个监测周期内总的信息年龄的问题；求解模块，用于对所述设备调度与资源分配的优化问题进行求解，确定所述无线监测系统中每个设备在每个时隙的信息收集状态、调度状态和发射功率，及信息处理服务器在各个时隙为每个设备分配的计算资源。8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述设备调度与资源分配方法的步骤。9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述设备调度与资源分配方法的步骤。
技术总结
本发明提供一种设备调度与资源分配方法、装置、电子设备和存储介质，方法包括：获取无线监测系统的设备信息、传输信息及计算资源；基于设备信息、传输信息及计算资源确定无线监测系统的设备调度与资源分配的优化问题；对确定的设备调度与资源分配的优化问题进行求解，以确定无线监测系统的设备调度与资源分配信息。本发明提供的方法，通过联合优化设备信息、传输信息及计算资源的分配，使无线监测系统在一个监测周期内总的信息年龄最小化，提升无线监测系统中设备状态信息的时效性。测系统中设备状态信息的时效性。测系统中设备状态信息的时效性。
技术研发人员：王莹 赵俊伟 费子轩 王雪 张秋阳
受保护的技术使用者：北京邮电大学
技术研发日：2021.08.30
技术公布日：2021/12/16