【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字孪生，具体是涉及网络功能虚拟化触觉互联网技术，尤其涉及一种面向数字孪生系统下触觉互联网的多目标贝叶斯优化方法。
技术介绍
1、近年来，具有“以人为本”特点的数字孪生系统(digital twin，dt)作为一种支持元宇宙发展的关键应用，在触觉互联网及医疗保健方面得到了迅速的发展，hdt被广泛认为是在艺术雕刻、汽车维修、物理治疗等方面重塑触觉互联网的人机交互等创新方法，与传统的数字孪生不同，以人文本的dt具备强交互、及其沉浸式的用户体验和高保真的应用场景需求。
2、虽然dt不同的方面得到了广泛的关注，但大多数有限的专利技术研究都没有针讨论多目标的性能研究，尤其是针对端到端的性能指标体验质量，即联合客观性能指标和主观指标的性能研究。具体来说，在物理疗法中，不同的物理孪生触觉用户需要准确了解虚拟孪生用户的各个身体部位(例如使用多个触觉设备来治疗胳膊和腿)。由于有限网络资源和计算资源可能不会满足沉浸式用户体验的全部hdt并提供准确的触觉控制来进行实时处理。其次，物理孪生的触觉用户从虚拟孪生遥操作用户(例如虚拟的手臂、腿)获得了触觉反馈，例如皮肤表面硬度和刚度，完成了对用户的触觉反馈主观评估的体验质量，满足沉浸式用户体验和强交互的服务需求。因此以人为本数字孪生系统应用在通信、计算、触觉方面在以下性能表征面变得十分复杂：
3、a.从dt计算和传输的前向控制出发，物理孪生用户除了对用户上下行链路资源分配，决策相应的数据传输速率，根据用户的需求灵活决策网络功能的放置，同时还需要决策对不同的虚拟网络功能的
4、b.由于物理孪生用户主观评估的不确定性，考虑联合的端到端性能优化，无线资源分配、网络功能放置和虚拟网络功能映射和调度决策变量的隐式表达，端到端多目标性能之间可能具有相互矛盾或者相互依赖的关系。这意味着以人为本的数字孪生系统性能表征方面变得复杂。
5、c.考虑物理孪生触觉用户的前向控制对触觉反馈的影响，面向以人为本的数字孪生系统的网络功能虚拟化触觉互联网的多目标端到端性能优化变得棘手。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有的以人为本的数字孪生系统下的网络功能虚拟化触觉互联网端到端性能表征的问题，本专利技术提供一种面向数字孪生系统下触觉互联网的多目标贝叶斯优化方法，该方法以数字孪生联合主观评价和客观评价网络功能虚拟化实现触觉互联网多目标贝叶斯优化决策。
2、技术方案：一种基于多目标贝叶斯优化的联合主观评价和客观评价的性能优化决策方法，该方法面向以人为本的数字孪生系统的网络功能虚拟化触觉互联网下不同的物理孪生触觉用户匹配虚拟孪生遥操作用户的前向触觉控制和反向触觉反馈的行为，运用联合客观和主观评价的多目标优化，以最小化各个物理孪生触觉用户端到端时延、阻抗误差多目标的评估函数。分别设计了基于多目标贝叶斯优化决策来实现不同物理孪生触觉用户资源分配、虚拟孪生遥操作用户下行资源分配、网络功能放置、和虚拟网络功能映射和调度决策方法，以满足以人为本的数字孪生系统联合端到端时延客观评价和考虑影响虚拟孪生遥操作用户反馈的满意度阻抗误差的主观评价。
3、进一步的，所述的多目标贝叶斯优化方法包括建立对不同物理孪生用户中匹配虚拟孪生模型面向网络功能虚拟化的触觉互联网系统，其中主要包括基于物理孪生用户的前向触觉控制和反向虚拟孪生用户的触觉反馈，前向控制主要考虑不同物理孪生的触觉用户的无线资源分配，同时受到网络的子信道和功率限制，同时考虑到其他不同物理孪生用户的服务功能链约束的网络功能的部署和虚拟网络功能的调度和映射，帮助不同物理孪生用户决策路由和服务。针对反向的触觉反馈，考虑到死区编码(deadband)是一种编码和压缩方法基于非线性响应特性的刺激人类感知系统对刺激的感知，人类可以仅当刺激变化超过时才检测差异just noticeable difference(刚好可察觉差异)，用于触觉数据减少传输，优化触觉刺激并改善以人为本的数字孪生系统的用户的触觉体验。
4、然后，面向以人为本的数字孪生系统中端到端多目标性能优化的数学表示是：
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16、(1-13)
17、即前向传输触觉控制的传输过程如下步骤：
18、(1)在物理孪生触觉用户匹虚拟孪生遥操作用户的前向触觉控制中，需要计算相关的物理量，主要包括不同物理孪生触觉用户和虚拟孪生遥操作用户的无线资源分配，即上下行的子信道选择、功率和传输速率。对于主控域的物理孪生触觉用户主边缘上行链路的子信道分配x∈[0,1],如果触觉用户需要提供网络服务ns s，向第k个触觉用户分配了第i个子信道，则为1，否则为0。那么物理孪生触觉用户实现的上行链路传输速率为：
19、
20、其中为物理孪生触觉用户的第i子信道的信道功率增益，为传输功率，σu为噪声，bmaster为上行链路带宽，cmaster为上行链路子信道集合。则物理孪生触觉用户向主基站bs1的上传时延为：
21、
22、其中，物理孪生触觉用户的上传数据大小为以bits为单位。
23、同理可知，下行链路虚拟孪生遥操作用户的传输速率表达式：
24、
25、从基站bsm到虚拟孪生用户的下载时延表达式为：
26、
27、上述的和代表上行链路和下行链路传输的可用子信道集合，而bmaster和bcon表示上行链路和下行链路的每个子信道的带宽。
28、(2)虚拟网络功能映射：每个物理孪生的触觉用户需要开展应用和请求服务，因此需要来自每个网络服务ns的网络功能nf需要基于服务功能链sfc顺序进行工作。然而，由于边缘服务器es的计算资源有限，来自不同物理孪生触觉用户的sfc到部署在分布式es的虚拟网络功能vnf的映射以及vnf内网络功能nf的调度优先级显著影响了物理孪生触觉用户到虚拟孪生遥操作用户的端到端延迟性能。例如，如图1所示，网络模型提供总共四个vnf(例如，流量分类器、防火墙、入侵检测、应用数据聚合和处理)，由组成的顺序链w＝{nf1,nf2,nf3,nf4}表示。然后，根据ns要求，任何ns都是具有各种长度的这些nf的有序组合。例如，假设ns服务器需要nf1,nf2和nf3,并且所需的服务顺序是nf1→nf2→nf3。因此，ns的表示为fs＝(nf1,nf3,nf2)。通过虚拟网络功能nfv技术来完成对功能链的部署映射需要考虑到边缘服务器上网络功能放置情况，以便于sfc路径形成路由。根据nf放置策略在es1或esn处执行nf1。类似地，nf3在esn中执行，nf2在esm中执行,sfc的路由本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向数字孪生系统下触觉互联网的多目标贝叶斯优化方法，其特征在于，所述方法适用于网络功能虚拟化的触觉互联网场景，包括建立对不同物理孪生用户中匹配虚拟孪生模型面向网络功能虚拟化的触觉互联网系统，针对不同的物理孪生触觉用户匹配虚拟孪生遥操作用户的前向触觉控制和反向触觉反馈的行为，通过联合客观评价和主观评价实现多目标优化，以最小化各个物理孪生触觉用户端到端时延、阻抗误差作为多目标的评估函数；
2.根据权利要求1所述的面向数字孪生系统下触觉互联网的多目标贝叶斯优化方法，其特征在于，该方法考虑网络功能虚拟化触觉互联网架构下数字孪生系统面向物理孪生触觉用户和虚拟孪生触觉用户交互的前向触觉控制和反向触觉反馈闭合回路通信为特征、以多目标联合主观评价的黑盒数据驱动优化和以显式模型的客观评价的最小化为目标，基于多目标贝叶斯优化方法来实现对于上下行无线资源的分配、网络功能放置和虚拟网络功能映射和调度决策优化，达到评价目标之间的权衡。
3.根据权利要求1所述的面向数字孪生系统下触觉互联网的多目标贝叶斯优化方法，其特征在于，该方法对于前向触觉控制包括如下处理步骤：
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