本发明专利技术公开了一种多跳网络通信资源分配方法及装置，该方法包括：通过基站获取网络拓扑信息，根据网络节点数量及可用通信资源数量进行遗传算法种群初始化；通过遗传算法的杂交、变异、筛选操作，经过迭代获得高效的通信资源分配方案；基站持续检测网络拓扑信息，在网络拓扑发生变化后继续执行遗传算法的迭代过程获得新拓扑下的高效通信资源分配方案。由此，将遗传算法运用于多跳网络中的通信资源分配问题，可以快速获得近似最优的分配方案、高效分配通信资源，可用于物联网等海量连接场景中，具有广泛的应用范围和良好的应用前景。具有广泛的应用范围和良好的应用前景。具有广泛的应用范围和良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
多跳网络通信资源分配方法及装置
[0001]本专利技术涉及数据通信
，特别涉及一种多跳网络通信资源分配方法及装置。
技术介绍
[0002]随着无线通信业务的飞速增长以及多元化应用需求的不断涌现，移动产业正朝着下一代通信系统快速迈进，即第五代移动通信系统(5G)。国际电信联盟明确提出了5G八大关键性能指标，包括频谱效率提升3倍、连接密度提高10倍、接入时延降低10倍等。其中，物联网作为5G无线通信系统中的核心部分，成为了学界和业界的研究重点。
[0003]物联网是万物相连的互联网，在未来将实现如智能测量、感知、健康监测等无处不在的服务，要让生活中的各种设备连接入网，也对通信资源的高效分配提出了更高的要求。物联网的架构往往需要支持多跳网络，因此适用于多跳网络的通信资源分配方法的研发有着关键意义。
[0004]目前多跳网路中的通信资源分配方法主要包括竞争式分配方法、预留式分配方法等。竞争式分配方法通过竞争通信资源、检测冲突、进行回避获得分配结果。预留式分配方法通过发起预留请求、等待确认信息获得分配结果。此外，还存在直接求解优化问题获得最优分配方案的做法，需要较长的计算开销。这些方法都能在静态网络中取得较好的效果，但在网络拓扑动态变化需要重新运行算法获得分配方案。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术的一个目的在于提出一种多跳网络通信资源分配方法，该方法将遗传算法进行改进使之适用于多跳网络通信的资源分配分配问题中，可以快速获得近似最优的分配方案、高效分配通信资源，并可以在网络拓扑变化后很快获得新的高效分配方案，具有广泛的应用范围和良好的应用前景。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提出一种多跳网络通信资源分配装置。
[0008]为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种多跳网络通信资源分配方法，包括以下步骤：
[0009]S1，获取当前网络拓扑信息，根据网络节点数量及可用通信资源数量进行遗传算法种群初始化，获得多个个体作为原种群；
[0010]S2，通过轮盘选择，在所述原种群中选出多个个体作为父代，通过对所述父代中的个体两两随机匹配行杂交，获得子代种群；
[0011]S3，在所述原种群中选择多个个体，进行变异操作，获取变异种群；
[0012]S4，将所述原种群、所述子代种群和所述变异种群进行混合得到混合种群，计算所述混合种群中所有个体的适应度，按照适应度大小顺序，筛选得到所述原种群数量的个体组成新种群；
[0013]S5，判断所述新种群中适应度最高的个体是否与所述原种群一致，若不一致，则将所述新种群作为原种群执行步骤S2，若一致，则根据该个体确定当前网络拓扑的通信资源分配方案。
[0014]本专利技术实施例的多跳网络通信资源分配方法，通过基站获取网络拓扑信息，根据网络节点数量及可用通信资源数量进行遗传算法种群初始化；通过遗传算法的杂交、变异、筛选操作，经过迭代获得高效的通信资源分配方案；基站持续检测网络拓扑信息，在网络拓扑发生变化后继续执行遗传算法的迭代过程获得新拓扑下的高效通信资源分配方案。将遗传算法运用于多跳网络中的通信资源分配问题，可以快速获得近似最优的分配方案、高效分配通信资源，可用于物联网等海量连接场景中，具有广泛的应用范围和良好的应用前景。
[0015]另外，根据本专利技术上述实施例的多跳网络通信资源分配方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0016]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：
[0017]S6，检测网络拓扑信息，在网络拓扑信息发生变化时，以所述新种群作为原种群，执行步骤S2，直至得到当前网络拓扑的通信资源分配方案。
[0018]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述S1进一步包括：
[0019]S11，对种群中的个体进行设计，其中，所述个体的形式为M
×
N的二维数组的时隙分配表，其中，M为时隙数，N为网络节点数，表的第n行是n号节点的时隙分配情况，第n行、第m列的元素为1时，代表将m号时隙分配给n号节点，元素为0时代表不分配；
[0020]S12，根据两跳以内的邻居节点不可共用时隙的原则，按照时隙的顺序，每个时隙会被分给一个节点，获得多个个体作为原始种群。
[0021]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述S2进一步包括：
[0022]S21，设置参数P
c1
和P
c2
，在所述原种群中选出适应度最高的P
c1
个个体，再通过轮盘选择的方式选择出P
c2
个个体，将P
c1
+P
c2
个个体作为父代；
[0023]S22，对所述父代中的个体两两随机匹配进行杂交，根据个体特点，随机选出一个节点n，交换两个个体中的第n行，获得P
c1
+P
c2
个个体组成所述子代种群。
[0024]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述S3进一步包括：
[0025]S31，从所述原种群中选择出P
m
个个体，作为变异的个体，对变异的个体中的M
×
N个元素，每个元素以p
m
的概率取反；
[0026]S32，若一个节点n的两跳邻居范围内对于一个时隙m都未进行占用，则第n行第m列的元素会以P
o
的概率被置为1，表示节点n对时隙m进行占用，获得P
m
个变异的个体作为所述变异种群。
[0027]为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种多跳网络通信资源分配装置，包括：
[0028]初始化模块，用于获取当前网络拓扑信息，根据网络节点数量及可用通信资源数量进行遗传算法种群初始化，获得多个个体作为原种群；
[0029]杂交模块，用于通过轮盘选择，在所述原种群中选出多个个体作为父代，通过对所述父代中的个体两两随机匹配行杂交，获得子代种群；
[0030]变异模块，用于在所述原种群中选择多个个体，进行变异操作，获取变异种群；
[0031]筛选模块，用于将所述原种群、所述子代种群和所述变异种群进行混合得到混合
种群，计算所述混合种群中所有个体的适应度，按照适应度大小顺序，筛选得到所述原种群数量的个体组成新种群；
[0032]分配模块，用于判断所述新种群中适应度最高的个体是否与所述原种群一致，若不一致，则将所述新种群作为原种群执行所述杂交模块，若一致，则根据该个体确定当前网络拓扑的通信资源分配方案。
[0033]本专利技术实施例的多跳网络通信资源分配装置，通过基站获取网络拓扑信息，根据网络节点数量及可用通信资源数量进行遗传算法种群初始化；通过遗传算法的杂交、变异、筛选操作，经过迭代获得高效的通信资源分配方案；基站持续检测网络拓扑信息，在网络拓扑发生变化后继续执行遗传算法的迭代过程获得新拓扑下的高效通信资源分配方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多跳网络通信资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取当前网络拓扑信息，根据网络节点数量及可用通信资源数量进行遗传算法种群初始化，获得多个个体作为原种群；S2，通过轮盘选择，在所述原种群中选出多个个体作为父代，通过对所述父代中的个体两两随机匹配行杂交，获得子代种群；S3，在所述原种群中选择多个个体，进行变异操作，获取变异种群；S4，将所述原种群、所述子代种群和所述变异种群进行混合得到混合种群，计算所述混合种群中所有个体的适应度，按照适应度大小顺序，筛选得到所述原种群数量的个体组成新种群；S5，判断所述新种群中适应度最高的个体是否与所述原种群一致，若不一致，则将所述新种群作为原种群执行步骤S2，若一致，则根据该个体确定当前网络拓扑的通信资源分配方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：S6，检测网络拓扑信息，在网络拓扑信息发生变化时，以所述新种群作为原种群，执行步骤S2，直至得到当前网络拓扑的通信资源分配方案。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1进一步包括：S11，对种群中的个体进行设计，其中，所述个体的形式为M
×
N的二维数组的时隙分配表，其中，M为时隙数，N为网络节点数，表的第n行是n号节点的时隙分配情况，第n行、第m列的元素为1时，代表将m号时隙分配给n号节点，元素为0时代表不分配；S12，根据两跳以内的邻居节点不可共用时隙的原则，按照时隙的顺序，每个时隙会被分给一个节点，获得多个个体作为原始种群。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2进一步包括：S21，设置参数P
c1
和P
c2
，在所述原种群中选出适应度最高的P
c1
个个体，再通过轮盘选择的方式选择出P
c2
个个体，将P
c1
+P
c2
个个体作为父代；S22，对所述父代中的个体两两随机匹配进行杂交，根据个体特点，随机选出一个节点n，交换两个个体中的第n行，获得P
c1
+P
c2
个个体组成所述子代种群。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3进一步包括：S31，从所述原种群中选择出P
m
个个体，作为变异的个体，对变异的个体中的M
×
N个元素，每个元素以pm的概率取反；S32，若一个节点n的两跳邻居范围内对于一个时隙m都未进行占用，则第n行第m列的元素会以P
o
的概率被置为1，表示节点n对时隙m进行占用，获得P
m
个变异的个体作为所述变异种群。6.一种多跳网络通信资源分配装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彧，蔡培翔，吴义辰，潘长勇，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：
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