本發(fā)明涉及帶寬分配，具體涉及一種面向低功耗5g無線通信的信號傳輸方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、帶寬分配是指將網(wǎng)絡(luò)帶寬資源根據(jù)一定的規(guī)則和策略分配給不同的用戶設(shè)備。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，帶寬是有限的，因此需要對帶寬進(jìn)行合理分配，以使帶寬資源能被合理利用和提高用戶網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)。尤其在5g頻段資源的分配更為關(guān)鍵，因?yàn)?g頻段不僅提供更高的速率，還支持更多的設(shè)備連接，這對帶寬的合理分配提出了更高的要求。

2、當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬分配技術(shù)普遍采用最大-最小公平算法，通過逐步提升各數(shù)據(jù)流速率并在遇到瓶頸時(shí)停止分配，以實(shí)現(xiàn)資源公平性與防止數(shù)據(jù)流“餓死”。然而，該方法未充分考量數(shù)據(jù)包大小與傳輸延遲的關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致高并發(fā)場景下存在顯著缺陷：小數(shù)據(jù)包因帶寬分配不足易產(chǎn)生長延遲，而大數(shù)據(jù)包過度占用帶寬資源，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)整體效率下降。此外，傳統(tǒng)算法依賴靜態(tài)分配策略，無法動態(tài)響應(yīng)設(shè)備流量波動，在5g頻段中，資源受限與高并發(fā)需求矛盾突出，現(xiàn)有技術(shù)難以平衡公平性與效率，易造成資源碎片化及突發(fā)流量下的延遲激增。因此，亟需一種能夠結(jié)合數(shù)據(jù)包特征動態(tài)調(diào)整帶寬分配、優(yōu)化延遲表現(xiàn)并適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化的解決方案，以提升帶寬利用效率與終端用戶體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種面向低功耗5g無線通信的信號傳輸方法及系統(tǒng)，解決以下技術(shù)問題：

2、現(xiàn)有技術(shù)通常采用最大-最小公平算法，將數(shù)據(jù)流速率從初始值開始逐漸增加，遇到瓶頸時(shí)停止該數(shù)據(jù)流的速率增加，其他流繼續(xù)增加，確保資源公平性和吞吐量最大化。然而，該方法未優(yōu)化數(shù)據(jù)包大小與延遲的關(guān)系，在高并發(fā)場景中，小數(shù)據(jù)包可能因帶寬不足導(dǎo)致長延遲，而大數(shù)據(jù)包可能占用過多資源，降低整體效率。

3、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、一種面向低功耗5g無線通信的信號傳輸方法，包括以下步驟：

5、s1，獲取當(dāng)前連接路由器天線的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并標(biāo)記為a1,a2,...,an，獲取當(dāng)前各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在樣本時(shí)間窗口中到達(dá)的數(shù)據(jù)包參數(shù)，計(jì)算得到任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分配值；所述數(shù)據(jù)包參數(shù)包括數(shù)據(jù)包大小和數(shù)據(jù)包數(shù)量；

6、s2，獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)總帶寬m，并根據(jù)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分配值，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的待定帶寬值，根據(jù)預(yù)設(shè)帶寬分配單位對所述待定帶寬值進(jìn)行離散化處理，得到理論帶寬值，根據(jù)所述理論帶寬值計(jì)算得到剩余可用帶寬值m；

7、s3，選取任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的理論帶寬值，根據(jù)所述理論帶寬值計(jì)算得到該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的延遲分?jǐn)?shù)，得到所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的延遲分?jǐn)?shù)，按延遲分?jǐn)?shù)從大到小的順序進(jìn)行排序，根據(jù)所述排序?qū)κＳ嗫捎脦捴祄進(jìn)行分配，得到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的最終帶寬值，基于所述最終帶寬值進(jìn)行帶寬分配。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述s1中，分配值的具體計(jì)算過程為：

9、根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在樣本時(shí)間窗口中到達(dá)的數(shù)據(jù)包參數(shù)，計(jì)算得到各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的待傳輸數(shù)據(jù)總量，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備待傳輸數(shù)據(jù)總量的平方根值，

10、將所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備待傳輸數(shù)據(jù)總量的平方根值進(jìn)行求和，得到全局平方根總和，計(jì)算各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備待傳輸數(shù)據(jù)總量的平方根值與全局平方根總和的比值，將所述比值標(biāo)定為任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分配值w；

11、分配值的具體計(jì)算公式為：

12、；

13、其中，sx為第x個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的待傳輸數(shù)據(jù)總量平方根值，si為第i個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的待傳輸數(shù)據(jù)總量平方根值，n為當(dāng)前連接路由器天線的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的總數(shù)量。

14、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述s2中，剩余可用帶寬值的具體計(jì)算過程為：

15、獲取任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的分配值，將所述分配值與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)總帶寬m相乘，得到該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的待定帶寬值b，將該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的待定帶寬值b向下取整至預(yù)設(shè)帶寬分配單位的整數(shù)倍，得到理論帶寬值b'，根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算得到剩余可用帶寬值m。

16、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述s3中，延遲分?jǐn)?shù)的具體計(jì)算過程為：

17、；

18、其中，si為第i個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的待傳輸數(shù)據(jù)總量，b'i為第i個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的理論帶寬值。

19、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述s2中，若所述剩余可用帶寬值m小于一個(gè)預(yù)設(shè)帶寬分配單位，則直接將所述理論帶寬值作為最終帶寬值，根據(jù)任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的最終帶寬值進(jìn)行帶寬分配。

20、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述s3中，對剩余可用帶寬值m進(jìn)行分配的具體過程為：

21、采用逐單位分配方式，每次將一個(gè)預(yù)設(shè)帶寬分配單位分配給當(dāng)前排序第一的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并更新該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的延遲分?jǐn)?shù)，根據(jù)更新后的延遲分?jǐn)?shù)對所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行重新排序，重復(fù)上述過程，直至剩余帶寬值小于一個(gè)預(yù)設(shè)帶寬分配單位。

22、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述s3中，若存在二個(gè)及二個(gè)以上網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的延遲分?jǐn)?shù)相等，獲取過去t時(shí)間內(nèi)任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)包參數(shù)，計(jì)算任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在過去t時(shí)間內(nèi)各樣本時(shí)間窗口的待傳輸數(shù)據(jù)總量，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，待傳輸數(shù)據(jù)總量為縱坐標(biāo)，生成待傳輸數(shù)據(jù)總量隨時(shí)間的變化曲線，根據(jù)所述變化曲線計(jì)算得到波動系數(shù)k，根據(jù)所述波動系數(shù)對該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的延遲分?jǐn)?shù)進(jìn)行修正，得到修正延遲分?jǐn)?shù)，按修正延遲分?jǐn)?shù)從大到小的順序?qū)W(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行排序。

23、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：修正延遲分?jǐn)?shù)的具體計(jì)算過程為：

24、獲取所述變化曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)并均記為端點(diǎn)，計(jì)算相鄰端點(diǎn)之間的斜率k，根據(jù)計(jì)算公式得出變化系數(shù)k，根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算得到修正延遲分?jǐn)?shù)，其中，u為變化曲線端點(diǎn)的總數(shù)量，α為預(yù)設(shè)的單位系數(shù)，we為第e個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的分配值，pe為第e個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的延遲分?jǐn)?shù)。

25、一種面向低功耗5g無線通信終端的信號傳輸系統(tǒng)，用于上述任一項(xiàng)一種面向低功耗5g無線通信的信號傳輸方法，包括：

26、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取當(dāng)前連接路由器天線的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并標(biāo)記為a1,a2,...,an，獲取當(dāng)前各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在樣本時(shí)間窗口中到達(dá)的數(shù)據(jù)包參數(shù)，計(jì)算得到任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分配值；所述數(shù)據(jù)包參數(shù)包括數(shù)據(jù)包大小和數(shù)據(jù)包數(shù)量；

27、數(shù)據(jù)分析模塊，用于獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)總帶寬m，并根據(jù)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分配值，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的待定帶寬值，根據(jù)預(yù)設(shè)帶寬分配單位對所述待定帶寬值進(jìn)行離散化處理，得到理論帶寬值，根據(jù)所述理論帶寬值計(jì)算得到剩余可用帶寬值m；

28、結(jié)果生成模塊，用于選取任一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的理論帶寬值，根據(jù)所述理論帶寬值計(jì)算得到該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對應(yīng)的延遲分?jǐn)?shù)，得到所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的延遲分?jǐn)?shù)，按延遲分?jǐn)?shù)從大到小的順序進(jìn)行排序，根據(jù)所述排序?qū)κＳ嗫捎脦捴祄進(jìn)行分配，得到每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的最終帶寬值，基于所述最終帶寬值進(jìn)行帶寬分配。

29、本發(fā)明的有益效果：

30、本發(fā)明通過獲取各設(shè)備的待傳輸數(shù)據(jù)總量并計(jì)算其平方根值的比值作為分配值，避免大流量設(shè)備壟斷帶寬，平衡資源分配；離散化處理確保帶寬分配符合預(yù)設(shè)單位，減少資源碎片化。剩余帶寬按延遲分?jǐn)?shù)排序分配，優(yōu)先滿足高延遲設(shè)備需求，延遲分?jǐn)?shù)通過待傳輸數(shù)據(jù)與理論帶寬的比值動態(tài)計(jì)算，直接反映設(shè)備的潛在延遲風(fēng)險(xiǎn)，從而優(yōu)化整體延遲表現(xiàn)，此外，引入歷史數(shù)據(jù)波動系數(shù)修正相同延遲分?jǐn)?shù)的排序，增強(qiáng)系統(tǒng)對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)性，本發(fā)明通過兼顧數(shù)據(jù)包大小與延遲的關(guān)聯(lián)性，降低小數(shù)據(jù)包的延遲，防止大數(shù)據(jù)包過度占用資源，在保證公平性的同時(shí)提升帶寬利用效率，最終實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的信號傳輸和更優(yōu)的用戶體驗(yàn)。