一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法

本发明涉及无线网络通信，特别是涉及一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法。

背景技术：

1、为了衡量信息更新的及时性，引入了一个合适的性能指标来反映信息更新的时效性(即新鲜度)被称为信息年龄(aoi)，aoi定义为从目标节点上最近接收到的数据包的生成时间开始经过的时间，它是量化信息新鲜度的最佳度量选择。

2、自成立以来，对aoi的研究一直很活跃，针对aoi约束下的问题出现了新的研究方向，其目标是确定aoi约束的可行性或者是在可行的aoi约束下优化能量。其中包括广泛的问题，如何设计调度程序以最小化aoi是一类备受关注的重要问题。然而，对于许多应用程序，可能更重要的是调度器是否能够满足它们的aoi需求(或截止日期)，这在不同的源节点之间可能会有很大的不同。此外，对于许多应用程序，这样的截止日期要求并不需要很难(确定性保证)，因为偶尔违反截止日期通常不是致命的，并且可以容忍，只要长期违反率保持在阈值以下即可。

3、现有技术公开了一种支持信息年龄优化的节点辅助调度方法，包括：步骤s1，分别采集各主节点初始状态下的信息年龄并置零；步骤s2，于第一多信道无线网络中添加多个辅助节点，并使每个辅助节点与目标节点建立通信连接形成第二多信道无线网络；步骤s3，为各主节点和各辅助节点分别配置数据包更新速率；步骤s4，针对每个时隙内的第二多信道无线网络，对各主节点、各辅助节点和各目标节点之间的链路进行协议干扰约束；步骤s5，构建整数线性规划问题，并根据贪婪算法求解整数线性规划问题进行链路调度以最小化平均信息年龄。该现有技术存在对于输入进行的约束可能导致调度器不能成功构建的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，以解决现有技术中存在的对于输入进行的约束可能导致调度器不能成功构建的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，包括：

3、s1、无线数据收集网络包括源和基站，输入一组递减向量、aoi截止日期、容错率和丢包率，根据aoi截止日期、容错率和丢包率计算每个源的平均调度速率，根据平均调度速率计算系统负载；

4、s2、根据平均调度速率和系统负载设定约束条件，若递减向量满足约束条件，执行步骤s3，若递减向量不满足约束条件，将递减向量转化为映射向量后执行步骤s3；

5、s3、获取循环调度器的长度，循环调度器为在一定长度的时隙的帧上的调度决策随时间重复的调度器，循环调度器长度大小的集合为空时隙集合，空时隙为未被分配源的时隙，计算出每个源的调度传输次数和在循环调度器中对源分配时隙的间隔，为每个源在违规容忍约束下分配空时隙集合的时隙，违规容忍为容错率大于丢包率，输出调度结果，即一个可行的调度器。

6、优选的，在步骤s1中，平均调度速率的计算公式如下：

7、gi＝1-εi/(1-pi)di

8、其中，di为aoi截止日期，εi为容错率，pi为丢包率，gi为向量组g中第i个向量，

9、系统负载的计算公式如下：

10、

11、其中，n为整数。

12、优选的，在步骤s2中，约束条件为gi/gi+1∈n*，l≤1。

13、优选的，在步骤s2中，将递减向量转化为映射向量的过程为对向量g中的元素gi做一个分母的统一，l为gi的分母的集合，找出每个gi分母的公倍数k，k为满足k/li∈n*的最小正整数，并对每个gi的分子做相应的乘法处理，公式如下：

14、

15、

16、其中，g*为映射向量，b为的分子集合。

17、优选的，在步骤s3中，循环调度器的循环长度为c，满足如下公式：

18、πi(t)＝πi(t+c)

19、其中，i＝1，2，···，n，t≥0。

20、优选的，在步骤s3中，设循环调度器的长度c为m，m满足对于每个向量gi，m*gi∈n*的最小正整数。

21、优选的，在步骤s3中，每个源的调度传输次数为ni，计算公式如下：

22、ni＝m*gi。

23、优选的，在步骤s3中，对源分配时隙的间隔为ti，计算公式如下：

24、

25、优选的，在步骤s3中，为每个源在违规容忍约束下分配空时隙集合的时隙的过程为将第一个时隙分配给源i，以及分配后面的每ti个时隙，每个源i对应的传输次数ni减少到0时，停止分配给源i，空时隙集合s减去已经分配给源i的时隙，其余的源按照空时隙集合s的第一个空时隙分配以及分配后面对应的每时隙间隔t，并减去已分配的时隙。

26、优选的，源分配好时隙后，移除未被分配的时隙。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

28、在满足原本的约束下，通过对向量组的约束进行宽松处理，对原本不满足约束的向量组作映射使其满足约束并可以构建可行的调度器。

技术特征：

1.一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，其特征在于，在步骤s1中，平均调度速率的计算公式如下：

3.根据权利要求2所述的一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，其特征在于，在步骤s2中，约束条件为gi/gi+1∈n*，l≤1。

4.根据权利要求1所述的一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，其特征在于，在步骤s2中，将递减向量转化为映射向量的过程为对向量g中的元素gi做一个分母的统一，l为gi的分母的集合，找出每个gi分母的公倍数k，k为满足k/li∈n*的最小正整数，并对每个gi的分子做相应的乘法处理，公式如下：

5.根据权利要求1所述的一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，其特征在于，在步骤s3中，循环调度器的循环长度为c，满足如下公式：

6.根据权利要求5所述的一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，其特征在于，在步骤s3中，设循环调度器的长度c为m，m满足对于每个向量gi，m*gi∈n*的最小正整数。

7.根据权利要求6所述的一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，其特征在于，在步骤s3中，每个源的调度传输次数为ni，计算公式如下：

8.根据权利要求7所述的一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，其特征在于，在步骤s3中，对源分配时隙的间隔为ti，计算公式如下：：

9.根据权利要求1所述的一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，其特征在于，在步骤s3中，为每个源在违规容忍约束下分配空时隙集合的时隙的过程为将第一个时隙分配给源i，以及分配后面的每ti个时隙，每个源i对应的传输次数ni减少到0时，停止分配给源i，空时隙集合s减去已经分配给源i的时隙，其余的源按照空时隙集合s的第一个空时隙分配以及分配后面对应的每时隙间隔t，并减去已分配的时隙。

10.根据权利要求9所述的一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，其特征在于，源分配好时隙后，移除未被分配的时隙。

技术总结
本发明涉及无线网络通信技术领域，公开了一种基于违规容忍的循环调度器的构建方法，根据AoI截止日期、容错率和丢包率计算每个源的平均调度速率，根据平均调度速率计算系统负载，设定约束条件，若递减向量不满足约束条件，将递减向量转化为映射向量；若递减向量满足约束条件，获取循环调度器的长度，空时隙为未被分配源的时隙，计算出每个源的调度传输次数和在循环调度器中对源分配时隙的间隔，为每个源在违规容忍约束下分配空时隙集合的时隙，违规容忍为容错率大于丢包率，输出调度结果，即一个可行的调度器，在满足原本的约束下，通过对向量组的约束进行宽松处理，对原本不满足约束的向量组作映射使其满足约束并可以构建可行的调度器。

技术研发人员：陈权,谢庆林,程良伦
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15