[发明专利]一种面向物联网环境中基于中继最优调度的协同组网方法

说明书

本申请涉及一种面向物联网环境中基于中继最优调度的协同组网方法、装置、计算机设备和存储介质。该方法包括：通过根据接收到的中继辅助通信请求，确定当前单小区中需要中继辅助通信的中继活跃设备；采用聚类算法，获得中继活跃设备对应的空闲设备集；根据直接链路能耗计算公式和两跳链路能耗计算公式，分析出中继活跃设备的第一传输能耗以及第二传输能耗；根据第一传输能耗和第二传输能耗，从空闲设备集筛选出中继活跃设备的备选中继集，采用改进的Hungarian算法从备选中继集中确定出中继活跃设备对应的中继设备，为中继活跃设备分配以中继设备作为中继，与基站进行数据传输，解决了选择冲突以及中继最优调度和系统能耗最小的问题。

技术领域

本申请涉及物联网环境下能耗管理协同组网技术领域，特别是涉及一种面向物联网环境中基于中继最优调度的协同组网方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

机器类型通信(Machine Type Communication)在当前互联网领域逐渐占据了主导地位，与传统通信不同，MTC设备通常是自主运行的，即在没有人为干预的情况下会生成少量数据，而当在某一基站服务的地理区域内部署数千台时，MTC设备往往会产生大量的流量负载。为了满足MTC设备的需求，第三代合作伙伴计划(3GPP)标准化了一种新的无线电通信技术，即窄带物联网(NB-IoT)。该方案利用窄带信道，简化了硬件设计，并为接收条件较差的设备提供了扩展的覆盖范围。远离基站的设备可以通过使用可靠的调制编码方案(MCS)和多次重传来成功的传输数据包，但这增加了通信的能耗。

目前，关于基于设备到设备的通信协作中继技术的研究逐渐深入，已经用来提高无线网络的能量效率，例如优化端到端延迟，提高通信安全并通过连接车辆扩展网络覆盖范围等应用。但是，通过协同中继调度来综合优化服务质量、传输时延、能耗管理的多指标的技术方案也比较少，很多方案在考虑能耗优化却造成中继选择冲突的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在考虑能耗优化的前提下，避免造成中继选择冲突的面向物联网环境中基于中继最优调度的协同组网方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种面向物联网环境中基于中继最优调度的协同组网方法，所述方法包括：

根据接收到的中继辅助通信请求，确定当前单小区中需要中继辅助通信的中继活跃设备；采用K-means聚类算法对所述中继活跃设备邻近的空闲设备进行聚类，获得所述中继活跃设备对应的空闲设备集；

根据直接链路能耗计算公式，分析出所述中继活跃设备采用直接通信链路进行数据传输所需要的第一传输能耗；

根据两跳链路能耗计算公式，分析所述中继活跃设备采用所述空闲设备集中各空闲设备作为中继进行数据传输所需要的第二传输能耗，各所述空闲设备与各所述第二传输能耗一一对应；

根据所述第一传输能耗和所述第二传输能耗，从所述空闲设备集筛选出所述中继活跃设备的备选中继集，并标记出各备选中继的能耗等级；

将中继调度问题建模为二分图最优匹配问题，根据所述备选中继集中各备选中继的能耗等级，采用改进的Hungarian算法从所述备选中继集中确定出所述中继活跃设备对应的中继设备；

根据所述中继活跃设备对应的中继设备，为所述中继活跃设备分配以所述中继设备作为中继，与所述中继活跃设备距离最近的基站进行数据传输。

在其中一个实施例中，所述采用K-means聚类算法对所述中继活跃设备邻近的空闲设备进行聚类，获得所述中继活跃设备对应的空闲设备集的步骤，包括：