【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种无线网络通信方法及系统。
技术介绍
1、随着无线通信技术的迅速发展和广泛应用，移动设备数量的激增和数据需求的爆炸式增长使得无线网络面临着前所未有的挑战。传统的无线网络通信方法在面对复杂多变的网络环境时，难以有效地管理有限的通信资源，导致网络性能下降、能耗增加以及用户体验不佳。
2、当前的无线通信系统通常采用固定的功率控制和资源分配策略，这些策略缺乏对实时信道状态、用户需求变化和网络负载波动的动态响应能力。因此，在通信质量和能效之间无法实现最佳平衡，尤其在高负载和复杂环境下，传统方法的不足尤为突出。此外，随着边缘计算和虚拟化技术的兴起，如何将这些技术与无线网络资源管理相结合，以提高资源利用率和系统灵活性，已成为亟待解决的问题。
3、为应对上述挑战，迫切需要一种能够综合考虑信道状态、用户需求和网络负载的动态无线通信方法与系统，以实现资源的最优分配和功率控制，提升系统的整体能效和通信质量。这种方法不仅需要在物理层面进行功率控制，还需要在网络层面实现资源分配的协同优化，并能够灵活适应多变的网络环境和用户需求。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种无线网络通信方法及系统，以解决如何在复杂多变的无线网络环境中，通过综合信道状态、用户需求、网络负载等多维数据，实现动态的功率控制和资源分配，以提升系统的整体能效与通信质量的问题。技术方案如下：
2、第一方面，本专利技术提供了一种无线网络通信方法，包括：
3、s100
4、s200、融合自适应功率控制与资源分配功能，集中处理跨层次的优化决策；
5、根据信道状态评估结果，自适应调整发射功率，利用信道状态评估函数计算当前的发射功率输出；
6、根据用户需求预测和网络负载信息，结合高阶资源分配偏微分方程：智能分配网络资源；
7、将物理层的功率控制与网络层的资源分配进行统一的跨层次优化；
8、s300、利用边缘计算能力，分担系统架构优化的任务，同时调度计算和通信资源；
9、s400、采用虚拟化技术动态配置资源，集中管理系统的整体架构。
10、进一步地，所述s100包括步骤s110-s130：
11、s110、实时监测无线信道的状态，包括信道质量和频谱利用情况；
12、s120、持续监控网络负载状况，记录当前用户连接数、数据流量、带宽利用率等关键性能指标；
13、s130、基于历史数据和实时监测的信息，预测用户的未来需求，包括流量波动和服务质量要求。
14、进一步地，所述s300包括步骤s310-s330：
15、s310、将计算任务分配到边缘节点执行；
16、s320、动态管理边缘计算节点的资源分配，根据实时任务需求和网络负载情况，优化边缘资源的利用率；
17、s330、在边缘节点进行数据本地化处理。
18、进一步地，所述s400包括步骤s410-s430：
19、s410、根据网络需求和负载变化，动态调整网络架构；
20、s420、通过虚拟化技术，将物理资源抽象为可编程的逻辑资源池，并动态分配资源；
21、s430、实时监控系统的运行状态，在检测到异常时，自动触发恢复机制，调整资源分配、隔离故障节点。
22、进一步地，所述信道状态评估函数包括信噪比的时间导数、信道衰减系数、频谱利用率的组合，通过该函数动态计算发射功率。
23、进一步地，所述资源分配决策基于如下高阶资源分配偏微分方程：
24、其中，表示为用户u在时刻t分配的资源量；(t)为用户u在时刻 t的需求预测；(t)为用户优先级因子；s(f,t)为频谱资源分布；δ、分别为拉普拉斯算子与空间梯度算子；η、μ、ν为优化权重参数。
25、进一步地，所述跨层次优化决策通过跨层次功率-资源协同模型实现，将功率和资源的空间分布与时间变化进行联合优化。
26、进一步地，所述s310中的任务分布决策通过优化模型计算，结合任务的计算需求、边缘节点的计算能力和网络延迟，确定最优的任务分布方案。
27、进一步地，一种无线网络通信系统，其特征在于，执行如所述的无线网络通信方法。
28、第二方面，本专利技术实施例提供了一种无线网络通信系统，包括：
29、智能感知与数据处理模块通过高精度传感器和天线阵列，实时获取无线环境中的信道状态信息。
30、协同优化控制模块通过信道状态评估函数，动态调整发射功率。
31、边缘计算与资源调度模块将计算任务分配到边缘节点执行，优化边缘资源的利用率。
32、动态架构管理与虚拟化模块，动态调整网络架构，实时监控系统运行状态。
33、作为优选方案，本专利技术实施例提供了一种无线网络通信系统，执行如上述的基于无线网络通信的方法。
34、本专利技术的关键创新点包括：
35、（1）跨层次协同优化：本专利技术通过将物理层的功率控制与网络层的资源分配进行统一的跨层次优化，实现了系统能效和通信质量的全局最优。
36、（2）自适应功率控制算法：基于实时信道状态信息和用户需求预测，动态调整发射功率，以在保证通信质量的前提下，最大限度地降低能耗。
37、（3）智能资源分配机制：综合用户需求预测、网络负载和信道状态信息，智能分配网络资源，优先保障高优先级任务和关键用户的服务质量。
38、（4）边缘计算与虚拟化技术集成：利用边缘计算减轻中心服务器负载，并通过虚拟化技术将物理资源抽象为可编程的逻辑资源池，动态配置资源以应对网络变化，提升系统灵活性和资源利用率。
39、以下为其主要的有益效果：
40、本专利技术提出了一种综合考虑信道状态、用户需求和网络负载等多维数据的无线网络通信方法及系统，通过动态的功率控制和资源分配策略，实现了对复杂多变的无线网络环境的高效管理。相比于传统的固定功率控制和资源分配方法，本专利技术通过高阶数学公式和优化模型，将信道状态评估、自适应功率调整、用户需求预测、以及跨层次的资源分配有机结合，显著提升了系统的整体能效和通信质量。
41、具体而言，本专利技术通过将信噪比、信道衰减系数、频谱利用率等信道状态数据动态输入到功率调整模型中，能够在保障通信质量的前提下最大限度地降低能耗；同时，利用用户需求预测模型，结合实时的网络负载信息，实现了对网络资源的智能分配，优先保障高优先级任务和关键用户的服务质量。通过这些创新性的设计，本专利技术不仅提高了无线网络系统在高负载和复杂环境下的资源利用率，还增强了系统对环境变化的适应能力，使得系统能够在保持高效运行的同时，确保通信的稳定性和用户的体验质量。
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1.一种无线网络通信方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S100包括步骤S110-S130：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S300包括步骤S310-S330：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S400包括步骤S410-S430：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道状态评估函数包括信噪比的时间导数、信道衰减系数、频谱利用率的组合，通过该函数动态计算发射功率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资源分配决策基于如下高阶资源分配偏微分方程：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跨层次优化决策通过跨层次功率-资源协同模型实现，将功率和资源的空间分布与时间变化进行联合优化。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S310中的任务分布决策通过优化模型计算，结合任务的计算需求、边缘节点的计算能力和网络延迟，确定最优的任务分布方案。
9.一种无线网络通信系统，其特征在于，执行如权利
10.根据权利要求9所述的一种无线网络通信系统，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种无线网络通信方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s100包括步骤s110-s130：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s300包括步骤s310-s330：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s400包括步骤s410-s430：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道状态评估函数包括信噪比的时间导数、信道衰减系数、频谱利用率的组合，通过该函数动态计算发射功率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述资...
【专利技术属性】
技术研发人员：李焱，
申请(专利权)人：无锡远传融创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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