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基于智能分層切片技術(shù)的數(shù)字孿生傳感信息同步策略

唐倫 李質(zhì)萱 文雯 成章超 陳前斌

唐倫, 李質(zhì)萱, 文雯, 成章超, 陳前斌. 基于智能分層切片技術(shù)的數(shù)字孿生傳感信息同步策略[J]. 電子與信息學(xué)報, 2024, 46(7): 2793-2802. doi: 10.11999/JEIT230984
引用本文: 唐倫, 李質(zhì)萱, 文雯, 成章超, 陳前斌. 基于智能分層切片技術(shù)的數(shù)字孿生傳感信息同步策略[J]. 電子與信息學(xué)報, 2024, 46(7): 2793-2802. doi: 10.11999/JEIT230984
TANG Lun, LI Zhixuan, WEN Wen, CHENG Zhangchao, CHEN Qianbin. Digital Twin Sensing Information Synchronization Strategy Based on Intelligent Hierarchical Slicing Technique[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(7): 2793-2802. doi: 10.11999/JEIT230984
Citation: TANG Lun, LI Zhixuan, WEN Wen, CHENG Zhangchao, CHEN Qianbin. Digital Twin Sensing Information Synchronization Strategy Based on Intelligent Hierarchical Slicing Technique[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(7): 2793-2802. doi: 10.11999/JEIT230984

基于智能分層切片技術(shù)的數(shù)字孿生傳感信息同步策略

doi: 10.11999/JEIT230984 cstr: 32379.14.JEIT230984
基金項目: 國家自然科學(xué)基金(62071078),四川省科技計劃(2021YFQ0053)
詳細信息
    作者簡介:

    唐倫:男,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向為新一代無線通信網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)、軟件定義無線網(wǎng)絡(luò)等

    李質(zhì)萱:女,碩士生,研究方向為數(shù)字孿生、網(wǎng)絡(luò)切片、資源分配等

    文雯:女,碩士生,研究方向為虛擬化網(wǎng)絡(luò)切片、資源分配、數(shù)字孿生等

    成章超:男,碩士生,研究方向為車聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、深度強化學(xué)習(xí)等

    陳前斌:男,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向為個人通信、多媒體信息處理與傳輸、下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)等

    通訊作者:

    李質(zhì)萱 1002012709@qq.com

  • 中圖分類號: TN929.5

Digital Twin Sensing Information Synchronization Strategy Based on Intelligent Hierarchical Slicing Technique

Funds: The National Natural Science Foundation of China (62071078), Sichuan Science and Technology Program (2021YFQ0053)
  • 摘要: 針對傳感數(shù)據(jù)在無線接入網(wǎng)(RAN)中傳輸?shù)牟豢煽啃耘c不及時性造成數(shù)字孿生(DTs)同步信息的不精確問題,該文提出一種基于智能分層切片技術(shù)的DTs傳感信息同步策略。該策略在雙時間尺度下,以最大化傳感信息滿意度和最小化切片重配置及DTs同步成本為目標(biāo),聯(lián)合優(yōu)化切片無線資源配置以及DTs傳感信息同步問題。首先,在大時間尺度,利用網(wǎng)絡(luò)切片為有著不同服務(wù)質(zhì)量(QoS)的DTs提供隔離以及解決部署問題;在小時間尺度,通過更加靈活的無線資源分配來提高DTs傳感信息同步任務(wù)對動態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性,進一步提高通信性能,建立更逼近于物理實體的DTs。其次,為了求解不同時間尺度的優(yōu)化問題,該文提出一種雙層深度強化學(xué)習(xí)(DRL)框架實現(xiàn)高效的網(wǎng)絡(luò)資源交互,其中下層控制算法利用優(yōu)先經(jīng)驗放回(PER)機制加快收斂速度。最后,仿真結(jié)果驗證了所提策略的有效性。
  • 圖  1  DTs支持的RAN切片場景

    圖  2  不同算法獎勵對比

    圖  3  不同算法DTs同步成本對比

    圖  4  不同切片方案的AoI累積分布函數(shù)對比

    圖  5  不同切片中不同算法AoI對比

    圖  6  不同算法的MSE對比

    1  基于PER-MADDPG的下層控制算法

     輸入:學(xué)習(xí)率$ \lambda $,小批量大小Z,經(jīng)驗池${D_{\mathrm{L}}}$,參數(shù)$ \nu $,參數(shù)$ \beta $
     輸出:下層控制策略
     (1) for ${\text{episode = }}1 \sim {E_{\mathrm{L}}}$ do
     (2)  所有代理都觀察初始環(huán)境狀態(tài)${\boldsymbol{s}}$
     (3)  for $ {\text{step = }}1 \sim {T_{\mathrm{L}}} $ do
     (4)   所有智能體按照策略采取行動$ {\boldsymbol{a}} $并添加環(huán)境噪聲$ {N_t} $
     (5)   與環(huán)境交互獲得各自懲罰獎勵$ r $以及跳轉(zhuǎn)到下一狀態(tài)
         $ s{'} $,并把經(jīng)驗$ \left({\boldsymbol{s}},{\boldsymbol{a}},r,{\boldsymbol{s}}{'}\right) $存儲在${D_{\mathrm{L}}}$
     (6)   for 智能體$ {{m}} = 1 \sim M $ do
     (7)    for $ {{z}} = 1 \sim Z $ do
     (8)     從經(jīng)驗池${D_{\mathrm{L}}}$中以$P\left( k \right)$的概率抽取樣本$w$
     (9)     根據(jù)實際獎勵計算TD-error${\delta _w}$以及計算權(quán)重${\omega _w}$
     (10)     根據(jù)絕對TD-error$ \left| {{\delta _w}} \right| $更新樣本$w$基于排名的優(yōu)先級
     (11)     end for
     (12)     計算全局$ \mathcal{L}\left( {\theta _m^{{Q}}} \right) = \dfrac{1}{Z}\displaystyle\sum \limits_z {\omega _w}\delta _w^2 $,并最小化
           $ \mathcal{L}\left( {\theta _m^{{Q}}} \right) $來更新評論家網(wǎng)絡(luò)
     (13)     計算策略梯度$ {\nabla _{\theta _m^{\mathrm{E}}}}J $,更新行動家網(wǎng)絡(luò)
     (14)    end for
     (15)    更新智能體的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)
     (16)   end for
     (17) end for
    下載: 導(dǎo)出CSV

    2  基于DDQN的上層控制算法

     輸入:概率分布$ \psi $,探索概率$\varepsilon $,小批量大小$B$,采樣數(shù)據(jù)的學(xué)
     習(xí)回合數(shù)
     輸出:上層控制策略
     (1) 初始化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
     (2) for ${\text{episode = }}1 \sim {E_{\mathrm{U}}}$ do
     (3)   觀察環(huán)境獲得初始觀測值${\boldsymbol{s}}$
     (4)   for $ \text{step=}1\sim {T}_{{\mathrm{U}}} $ do
     (5)    根據(jù)$\varepsilon $-貪婪策略選擇動作${\boldsymbol{a}}$,即選擇探索動作還是最
          大$Q$值對應(yīng)動作
     (6)    控制器與環(huán)境交互獲得$r$并跳轉(zhuǎn)到下一狀態(tài)${\boldsymbol{s}}'$,并采
          集經(jīng)驗$\left( {{\boldsymbol{s}},{\boldsymbol{a}},r,{\boldsymbol{s}}'} \right)$放到回放池${D_{\mathrm{U}}}$
     (7)    從回放池${D_{\mathrm{U}}}$抽取一批經(jīng)驗
     (8)    計算梯度$ {\nabla _\mu }\mathcal{L}(\mu ) $,完成網(wǎng)絡(luò)參數(shù)$\mu $反向更新
     (9)    每隔$ G $步,復(fù)制網(wǎng)絡(luò)參數(shù)$ \mu $給目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)$ \mu \_ $
     (10)   end for
     (11) end for
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  1  仿真參數(shù)設(shè)置

    參數(shù) 參數(shù)
    基站數(shù)量 4 下層評論家/
    行動家學(xué)習(xí)率
    0.01/0.001
    IoT設(shè)備 20 上層/下層折扣因子 0.9/0.95
    帶寬 1.8 MHz 上層/下層最小批 512/32
    每個LTI的長度($\tau $) 100 ms 單位DT遷移/實例化成本 15/15
    每個STL的長度($\Delta T$) 5 s 切片1/切片2速率閾值 600/300
    最大傳輸功率 40 mW 上層貪婪率 0.1
    下載: 導(dǎo)出CSV
  • [1] ZEB S, MAHMOOD A, HASSAN S A, et al. Industrial digital twins at the nexus of NextG wireless networks and computational intelligence: A survey[J]. Journal of Network and Computer Applications, 2022, 200: 103309. doi: 10.1016/j.jnca.2021.103309.
    [2] LIN Xingqin, KUNDU L, DICK C, et al. 6G digital twin networks: From theory to practice[J]. IEEE Communications Magazine, 2023, 61(11): 72–78. doi: 10.1109/MCOM.001.2200830.
    [3] KURUVATTI N P, HABIBI M A, PARTANI S, et al. Empowering 6G communication systems with digital twin technology: A comprehensive survey[J]. IEEE Access, 2022, 10: 112158–112186. doi: 10.1109/ACCESS.2022.3215493.
    [4] KHAN L U, SAAD W, NIYATO D, et al. Digital-twin-enabled 6G: Vision, architectural trends, and future directions[J]. IEEE Communications Magazine, 2022, 60(1): 74–80. doi: 10.1109/MCOM.001.21143.
    [5] WU Yiwen, ZHANG Ke, and ZHANG Yan. Digital twin networks: A survey[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2021, 8(18): 13789–13804. doi: 10.1109/JIOT.2021.3079510.
    [6] LU Yunlong, HUANG Xiaohong, ZHANG Ke, et al. Low-latency federated learning and blockchain for edge association in digital twin empowered 6G networks[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2021, 17(7): 5098–5107. doi: 10.1109/TII.2020.3017668.
    [7] LIU Tong, TANG Lun, WANG Weili, et al. Resource allocation in DT-assisted internet of vehicles via edge intelligent cooperation[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2022, 9(18): 17608–17626. doi: 10.1109/JIOT.2022.3156100.
    [8] LU Yunlong, MAHARJAN S, and ZHANG Yan. Adaptive edge association for wireless digital twin networks in 6G[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2021, 8(22): 16219–16230. doi: 10.1109/JIOT.2021.3098508.
    [9] SUI Tianju, YOU Keyou, and FU Minyue. Stability conditions for multi-sensor state estimation over a Lossy network[J]. Automatica, 2015, 53: 1–9. doi: 10.1016/j.automatica.2014.12.022.
    [10] CHUKHNO O, CHUKHNO N, ARANITI G, et al. Placement of social digital twins at the edge for beyond 5G IoT networks[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2022, 9(23): 23927–23940. doi: 10.1109/JIOT.2022.3190737.
    [11] LYU Ling, DAI Yanpeng, CHENG Nan, et al. AoI-aware co-design of cooperative transmission and state estimation for marine IoT systems[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2021, 8(10): 7889–7901. doi: 10.1109/JIOT.2020.3041287.
    [12] WIJETHILAKA S and LIYANAGE M. Survey on network slicing for internet of things realization in 5G networks[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2021, 23(2): 957–994. doi: 10.1109/COMST.2021.3067807.
    [13] CHIANG Y, HSU C H, CHEN G H, et al. Deep Q-learning-based dynamic network slicing and task offloading in edge network[J]. IEEE Transactions on Network and Service Management, 2023, 20(1): 369–384. doi: 10.1109/TNSM.2022.3208776.
    [14] YE Feng, WANG Jie, LI Jiamin, et al. Intelligent hierarchical network slicing based on dynamic multi-connectivity in cell-free distributed massive MIMO systems[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2023, 72(9): 11855–11870. doi: 10.1109/TVT.2023.3268822.
    [15] KHAN L U, HAN Zhu, SAAD W, et al. Digital twin of wireless systems: Overview, taxonomy, challenges, and opportunities[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2022, 24(4): 2230–2254. doi: 10.1109/COMST.2022.3198273.
  • 加載中
圖(6) / 表(3)
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  • 被引次數(shù): 0
出版歷程
  • 收稿日期:  2023-09-07
  • 修回日期:  2023-12-12
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2023-12-22
  • 刊出日期:  2024-07-29

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