信息采集及传输策略的确定方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种信息采集及传输策略的确定方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

随着5g的逐步商用，大规模的机器通信成为可能。而在这类机器通信中，信息的新鲜度对于决策结果尤为重要。因此，设计一种以信息新鲜度为目标适用于该类新型智能网络的联合信息采集传输策略显得十分重要。近来，信息年龄(ageofinformation,aoi)被认为是衡量信息新鲜度的一个重要指标，并被广泛研究。信息年龄被定义为在信息节点处，自信息产生以来所经历的时间。

现有的与多跳物联网络中信息年龄相关的研究主要分为三类。第一类为所有信息传输路径固定的设定下关于多跳网络中更新信息随机到达情况下网络中目的节点处信息流的加权信息年龄的研究。但由于该类研究没有考虑到信息的更新与传输对于信息年龄的影响，且没有考虑到在固定路径的情况下，多个数据包同时传输会出现的路径堵塞现象。

第二类为所有信息传输路径固定的设定下关于多跳网络中信息更新策略与链路调度对信息年龄的影响研究。在这类研究中研究者考虑到了信息的更新对信息年龄带来的影响，并设计了一种多跳物联网中基于信息年龄的链路调度，但仍未考虑到固定路径传输及通信系统状态的稳定性对信息年龄的影响。第三类为多跳网络中基于李亚普洛夫稳定性理论对网络传统性能指标如吞吐量、时延等的研究。在这类研究以李亚普洛夫理论为基础，提出了一种动态的路由策略，但这类研究未考虑到链路的调度，无法最大化的优化信息年龄。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种信息采集及传输策略的确定方法、装置、设备及存储介质，以实现信息年龄的优化，具体技术方案如下：

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种信息采集及传输策略确定方法，所述方法包括：

根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度、当前时隙发送的数据包数量、当前时隙接收的数据包数量及当前时隙采集的数据包数量计算得到与所述基站连接的节点下一时隙信息队列的长度；

根据与所述基站连接的节点当前时隙信息队列的长度以及与所述基站连接的节点下一时隙信息队列的长度，计算所述基站通信范围内网络的稳定性差异；

根据与所述基站连接的节点当前时隙的信息年龄、与所述基站连接的节点在当前时隙是否采集信息、与所述基站连接的节点与所述基站的距离及被激活链路在传输数据包时带来的信息年龄收益，计算所述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益；

根据所述基站通信范围内网络的稳定性差异、所述最大信息年龄收益，确定信息采集及传输策略，以使与所述基站连接的节点按照所述信息采集及传输策略传输和采集信息。

可选的，所述根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度、当前时隙发送的数据包数量、当前时隙接收的数据包数量及当前时隙采集的数据包数量计算得到与所述基站连接的节点下一时隙信息队列的长度的步骤，包括：

针对每一与所述基站连接的节点，利用以下公式计算与所述基站连接的节点下一时隙信息队列的长度：

其中，qi(t+1)表示节点i在t+1时隙的队列长度，qi(t)表示所述节点i在t时隙的队列长度，fin(t)为节点i在t时隙向节点i的邻居节点n发送的数据包的数量，iri(t)为t时隙节点i采集的数据包的数量，当节点i采集数据包时，iri等于1，当节点i不采集数据包时，iri等于0，ni表示节点i的邻居节点的集合，n表示与基站连接的节点集合；

所述根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度以及与所述基站连接的节点下一时隙信息队列的长度，计算所述基站通信范围内网络的稳定性差异步骤，包括：

针对每一与所述基站连接的节点，利用以下公式计算所述基站通信范围内网络的稳定性差异；

其中，δl1表示在1个时隙内所述基站通信范围内网络的稳定性差异，qi(t+1)表示节点i在t+1时隙的队列长度，qi(t)表示所述节点i在t时隙的队列长度，n表示与所述基站连接的节点的集合。

可选的，所述根据与所述基站连接的节点当前时隙的信息年龄、与所述基站连接的节点在当前时隙是否采集信息、与所述基站连接的节点与所述基站的距离及被激活链路在传输数据包时带来的信息年龄收益，计算所述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益的步骤，包括；

利用以下公式，计算所述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益：

其中，表示所述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益，ri(t)表示在t时隙节点i是否采集数据包，ri(t)＝0表示在t时隙所述节点i不采集数据包，ri(t)＝1表示在t时隙所述节点i采集数据包，表示所述节点i在t时隙在基站ap处的信息年龄；hi表示所述节点i距所述基站ap的距离，sin(t)表示在t时隙所述节点i和节点n之间的链路被激活时带来的信息年龄收益，m表示与所述基站连接的节点中可采集数据包的节点集合，n表示与所述基站连接的节点集合，ni表示所述节点i的邻居节点集合。

可选的，所述根据所述基站通信范围内网络的稳定性差异、所述最大信息年龄收益，确定信息采集及传输策略的步骤，包括：

根据所述基站通信范围内网络的稳定性差异和所述最大信息年龄收益，构建优化函数：

其中，δl1表示在1个时隙内所述基站通信范围内网络的稳定性差异，表示所述最大信息年龄收益，m表示与所述基站连接的节点中可采集数据包的节点的集合，n表示与所述基站连接的节点集合，ni表示节点i的邻居节点集合，ri(t)表示在t时隙所述节点i是否采集数据包，表示所述节点i在t时隙在基站ap处的信息年龄；hi表示所述节点i距所述基站ap的距离，qi(t)表示在t时隙所述节点i的队列长度，qn(t)表示在t时隙节点n的队列长度，fin(t)表示在t时隙所述节点i向所述节点n发送的数据包的数量，sin(t)表示在t时隙所述节点i和所述节点n之间的链路被激活时带来的信息年龄收益，λ表示所述最大信息年龄收益所占的比重；

求解所述优化函数，确定信息采集策略和信息传输策略。

可选的，所述优化函数包括信息采集优化函数及信息传输优化函数；

其中，信息采集优化函数为：

信息传输优化函数为：

所述求解所述优化函数，确定信息采集策略和信息传输策略的步骤，包括：

求解所述信息采集优化函数，得到信息采集策略：

其中，当ri(t)为1时，节点i在t时隙采集数据包，当ri(t)为0时，所述节点i在t时隙不采集数据包，qi(t)表示在t时隙所述节点i的队列长度，表示在t时隙所述节点i在基站ap处的信息年龄，hi表示所述节点i距所述基站ap的距离，qmax表示所述节点i的最大队列长度，λ表示所述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益所占的比重；

根据所述信息传输优化函数，确定信息传输策略。

可选的，所述根据所述信息传输优化函数，确定信息传输策略的步骤，包括：

根据所述信息传输优化函数，构建链路权重函数：

其中，win(t)表示在t时隙第节点i和节点n之间的链路的链路权重，qi(t)表示在t时隙所述节点i的队列长度，qn(t)表示在t时隙所述节点n的队列长度，q′i(t)表示t时隙链路被激活时传输的数据包集合，r(p)表示链路被激活时传输数据包p带来的信息年龄收益，λ表示所述链路被激活时传输数据包带来的信息年龄收益所占的比重；

利用所述链路权重函数，计算与所述基站连接的节点与其邻居节点间组成的链路的链路权重；

将所述链路权重大于预设链路权重阈值的链路加入待激活链路集合，根据所述待激活链路集合，确定信息传输策略。

为达到上述目的，本发明实施例还提供了一种信息采集及传输策略确定装置，所述装置包括：

第一计算模块，用于根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度、当前时隙发送的数据包数量、当前时隙接收的数据包数量及当前时隙采集的数据包数量计算得到与所述基站连接的节点下一时隙信息队列的长度；

第二计算模块，用于根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度以及与所述基站连接的节点下一时隙信息队列的长度，计算所述基站通信范围内网络的稳定性差异；

第三计算模块，用于根据与所述基站连接的节点当前时隙的信息年龄、与所述基站连接的节点在当前时隙是否采集信息、与所述基站连接的节点距所述基站的距离及被激活链路在传输数据包时带来的信息年龄收益，计算所述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益；

确定模块，用于根据所述基站通信范围内网络的稳定性差异、所述最大信息年龄收益，确定信息采集及传输策略，以使与所述基站连接的节点按照所述信息采集及传输策略传输和采集信息。

可选的，所述第一计算模块具体用于：

针对每一与所述基站连接的节点，利用以下公式计算与所述基站连接的节点下一时隙信息队列的长度：

其中，qi(t+1)表示节点i在t+1时隙的队列长度，qi(t)表示所述节点i在t时隙的队列长度，fin(t)为节点i在t时隙向节点i的邻居节点n发送的数据包的数量，iri(t)为t时隙节点i采集的数据包的数量，当节点i采集数据包时，iri等于1，当节点i不采集数据包时，iri等于0，ni表示节点i的邻居节点的集合，n表示与基站连接的节点集合；

所述第二计算模块具体用于：

针对每一与所述基站连接的节点，利用以下公式计算所述基站通信范围内信息传输链路被激活时带来的最大基站通信范围内网络的稳定性差异；

其中，δl1表示在1个时隙内所述基站通信范围内网络的稳定性差异，qi(t+1)表示与所述节点i在t+1时隙的队列长度，qi(t)表示所述节点i在t时隙的队列长度，n表示与所述基站连接的节点的集合。

可选的，所述第三计算模块具体用于：

利用以下公式，计算所述基站通信范围内信息传输和信息采集带来的最大信息年龄收益：

其中，表示所述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益，ri(t)表示在t时隙所述节点i是否采集数据包，当表示所述节点i在t时隙在基站ap处的信息年龄；hi表示所述节点i距基站ap的距离，sin(t)表示在t时隙所述节点i和所述节点n之间的链路被激活时带来的信息年龄收益。

可选的，所述确定模块包括：

构建子模块，用于根据所述基站通信范围内网络的稳定性差异和所述最大信息年龄收益，构建优化函数：

其中，δl1表示在1个时隙内所述基站通信范围内网络的稳定性差异，表示所述最大信息年龄收益，m表示与所述基站连接的节点中可采集数据包的节点的集合，n表示与所述基站连接的节点集合，ni表示节点i的邻居节点集合，ri(t)表示在t时隙所述节点i是否采集数据包，表示所述节点i在t时隙在基站ap处的信息年龄；hi表示所述节点i距所述基站ap的距离，qi(t)表示在t时隙所述节点i的队列长度，qn(t)表示在t时隙节点n的队列长度，fin(t)表示在t时隙所述节点i向所述节点n发送的数据包的数量，sin(t)表示在t时隙所述节点i和所述节点n之间的链路被激活时带来的信息年龄收益，λ表示所述最大信息年龄收益所占的比重。

求解子模块，用于求解所述优化函数，确定信息采集策略和信息传输策略。

可选的，所述求解子模块包括求解单元和确定单元；

所述优化函数包括信息采集优化函数及信息传输优化函数；

其中，信息采集优化函数为：

信息传输优化函数为：

所述求解单元，用于求解所述信息采集优化函数，得到信息采集策略：

其中，当ri(t)为1时，节点i在t时隙采集数据包，当ri(t)为0时，所述节点i在t时隙不采集数据包，qi(t)表示在t时隙所述节点i的队列长度，表示在t时隙所述节点i在基站ap处的信息年龄，hi表示所述节点i距所述基站ap的距离，qmax表示所述节点i的最大队列长度，λ表示所述基站通信范围内信息传输带来的信息年龄收益所占的比重；

所述确定单元，用于根据所述信息传输优化函数，确定信息传输策略。

可选的，所述确定单元，具体用于：

根据所述信息传输优化函数，构建链路权重函数：

其中，win(t)表示在t时隙节点i和节点n之间的链路的链路权重，qi(t)表示在t时隙所述节点i的队列长度，qn(t)表示在t时隙所述节点n的队列长度，q′i表示链路被激活时传输的数据包集合，r(p)表示链路被激活时传输数据包p带来的信息年龄收益，λ表示所述链路被激活时传输数据包带来的信息年龄收益所占的比重；

利用所述链路权重函数，计算与所述基站连接的节点与其邻居节点间组成的链路的链路权重；

将所述链路权重大于预设链路权重阈值的链路加入待激活链路集合，根据所述待激活链路集合，确定信息传输策略。

为达到上述目的，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一所述的一种信息采集及传输策略的确定方法步骤。

为达到上述目的，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述的信息采集及传输策略的确定方法步骤。

为达到上述目的，本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的信息采集及传输策略的确定方法。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供了一种确定信息采集及传输策略的方法、装置、设备及存储介质，该方法通过基站通信范围内网络的稳定性差异和基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益来计算得到信息采集及传输策略，将信息的采集与传输与基站通信范围内网络的稳定性相结合，优化了与基站连接的节点的信息采集及传输策略，进一步实现信息年龄的优化。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种信息采集及传输策略的确定方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种信息传输策略的流程图；

图3为本发明实施例提供的另一种信息传输策略的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种基站更新信息年龄的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种信息采集及传输策略的确定装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为通过优化信息采集及传输策略，从而实现优化信息年龄，本发明实施例提供了一种信息采集及传输策略的确定方法，参考图1，图1为本发明实施例提供的一种信息采集及传输策略的确定方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤101，根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度、当前时隙发送的数据包数量、当前时隙接收的数据包数量及当前时隙采集的数据包数量计算得到与基站连接的节点下一时隙信息队列的长度。

步骤102，根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度以及与基站连接的节点下一时隙信息队列的长度，计算基站通信范围内网络的稳定性差异。

对于每一个节点来说，可以通过该节点的队列长度来表现当前节点的通信稳定性，节点的队列长度可以理解为该节点待传输的信息或数据包的积累量，节点的信息或数据包积累越多，就代表该节点的通信负载越大，节点的信息或数据包积累越少，代表该节点的通信负载越小。因此，可以通过计算与基站连接的所有节点的队列长度之和来计算在某一时隙该基站通信范围内网络的稳定性。如以下公式所示：

其中，l(t)表示t时隙基站通信范围内网络的稳定性，i表示节点i，n表示与基站连接的节点的集合，qi表示节点i的队列长度。

本发明实施例中，为计算在一定时间内(如一个时隙内)基站通信范围内网络的稳定情况，可先计算下一时隙基站通信范围网络的稳定性，再计算当前时隙基站通信范围网络的稳定性，用下一时隙基站通信范围网络的稳定性减去当前时隙基站通信范围网络的稳定性，就可以得到下一时隙与当前时隙的基站通信范围网络的稳定性差异。上述稳定性差异的值越小，则代表在一个时隙内，基站通信范围内的网络越稳定。如以下公式所示：

δlt＝l(t+t)-l(t)

其中，δlt表示在t个时隙内，基站通信范围网络的稳定性差异，δlt的值越小，则代表，在t个时隙内，基站通信范围内的网络越稳定，l(t+t)表示t+t时隙基站通信范围网络的稳定性，l(t)表示在t时隙基站通信范围网络的稳定性。

一种实施例中，针对每一与基站连接的节点，可以利用以下公式计算与基站连接的节点下一时隙信息队列的长度：

其中，fin(t)的表达式为：

fin(t)＝min{1,qi(t)}·iin(t)

其中，qi(t+1)表示节点i在t+1时隙的队列长度，qi(t)表示节点i在t时隙的队列长度，fin(t)为节点i在t时隙向节点i的邻居节点n发送的数据包的数量，iri(t)为t时隙节点i采集的数据包的数量，当节点i采集数据包时，iri等于1，当节点i不采集数据包时，iri等于0，ni表示节点i的邻居节点的集合，n表示与基站连接的节点集合。

针对每一个与基站连接的节点，可以利用以下公式计算上述基站通信范围内网络的稳定性差异：

其中δl1表示在1个时隙内基站通信范围内网络的稳定性差异，qi(t+1)表示与基站连接的节点i在t+1时隙的队列长度，qi(t)表示与基站连接的节点i在t时隙的队列长度，n表示与基站连接的节点的集合。

步骤103，根据与基站连接的节点当前时隙的信息年龄、与基站连接的节点在当前时隙是否采集信息、与基站连接的节点与基站的距离及被激活链路在传输数据包时带来的信息年龄收益，计算基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益。

其中，与基站连接的节点包括两种：一种是可采集数据包的节点，可以叫做信息采集节点或监控节点；一种是普通节点，普通节点只能够传输数据包，无法进行数据包采集。每个信息采集节点在与其连接的基站处都具有自身的信息年龄，而普通节点不具有信息年龄，也可理解为普通节点的信息年龄一直为0。

每时隙基站都会广播信息年龄，此时信息采集节点便可根据基站广播的自身的信息年龄，信息采集节点在当前时隙是否采集信息、该信息采集节点距离基站的距离及被激活链路在传输数据包时带来的信息年龄收益来计算基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益。

一种实施例中，利用以下公式，计算上述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益：

其中，表示基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益，ri(t)表示在t时隙节点i是否采集数据包，ri(t)＝0表示在t时隙节点i不采集数据包，ri(t)＝1表示在t时隙节点i采集数据包，表示节点i在t时隙在基站ap处的信息年龄；hi表示节点i距基站ap的距离，sin(t)表示在t时隙节点i和节点n之间的链路被激活时传输数据包带来的信息年龄收益，m表示与基站连接的节点中可采集数据包的节点集合，n表示与基站连接的节点集合，ni表示节点i的邻居节点集合。

本发明实施例中，基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益由两部分组成，一是信息传输链路被激活时带来的信息年龄收益，二是基站通信范围内的节点在采集数据包时带来的信息年龄收益。

由于在单跳网络中，数据包经过一次传输就可以到达目的节点，因此，在单跳网络中多以当前节点向目的节点传输数据包时带来的信息年龄收益来表示当前节点到目的节点间信息传输链路被激活时带来的信息年龄收益，因此在单跳网络中传输一个数据包时，带来的信息年龄收益可以用以下公式表示：

其中，表示在t时隙传输节点j产生的第k个数据包带来的信息年龄收益，表示在t时隙节点j在基站ap处的信息年龄，xjk(t)表示在t时隙节点j是否采集第k个数据包。

在本发明实施例中，由于在多跳网络中，数据包并不会一次传输就到达目的节点，例如，当节点i将节点j产生的第k个数据包转发给节点n时，就要考虑转发后，节点n距基站的距离带来的对信息年龄收益的影响，因此，多跳网络中，传输一个数据包时，带来的信息年龄收益用以下公式表示：

其中，表示在t时隙节点i向节点n传输节点j产生的第k个数据包带来的信息年龄收益，表示在t时隙节点j在基站ap处的信息年龄，xjk(t)表示在t时隙节点j是否采集第k个数据包，hn表示节点n距基站的距离。

由于信息传输链路被激活时带来的信息年龄收益可以通过该链路被激活后，传输数据包时带来的信息年龄收益来表示，因此信息传输链路被激活时带来的信息年龄收益为链路被激活后，传输的数据包带来的信息年龄收益之和，用以下公式表示：

其中，sin(r)表示在t时隙信息传输链路被激活时带来的信息年龄收益，r(p)表示链路被激活时传输数据包p带来的信息年龄收益，q′i表示链路被激活时传输的数据包集合，表示在t时隙节点i向节点n传输节点j产生的第k个数据包带来的信息年龄收益，表示在t时隙节点j在基站ap处的信息年龄，xjk(t)表示在t时隙节点j是否采集第k个数据包，hn表示节点n距基站的距离。

上述基站通信范围内的节点在采集数据包时带来的信息年龄收益可以用以下公式表示：

其中，表示在t时隙，节点i采集第k个数据包时带来的信息年龄收益，表示在t时隙节点i在基站ap处的信息年龄，hi表示节点i距基站的距离。

本发明实施例不限定步骤102和步骤103的执行顺序。

步骤104，根据上述基站通信范围内网络的稳定性差异、上述最大信息年龄收益，确定信息采集及传输策略，以使与基站连接的节点按照信息采集及传输策略传输和采集信息。

本发明实施例中，将上述基站通信范围内网络的稳定性差异与上述最大信息年龄收益相结合，不仅考虑了网络的稳定性对信息采集及传输的影响，还考虑到信息采集及传输过程中带来的信息年龄收益，使得节点能够在合适的情况下进行信息采集，不会对节点造成过大的负载，还保证了信息可以通过最节省时间的路径发送至基站，实现了信息年龄的优化。

其中，为得到最优的信息采集及传输策略，需要使得基站通信范围内的网络尽可能的稳定，也就是说，使在一定时间内(如一个时隙内)基站通信范围内网络的稳定性差异最小，求得稳定性差异的最小值的过程为：

上述稳定性差异可表示为：

由于，当a，b，c≥0时，满足[max(a-b,0)+c]²-a²≤b²+c²-2a(b-c)

所以得到：

由于，fin(t)为节点i在t时隙向节点i的邻居节点n发送的数据包的数量，受i，n之间链路容量的限制(即小于一个常数)，并且，当节点i采集数据包时，ri为1，当节点i不采集数据包时，ri为0，因此，上述公式可以化简为：

带入稳定性差异得到：

其中，

因此，可以得到稳定性差异的最小值为：

其中fin(t)为节点i在t时隙向节点i的邻居节点n发送的数据包的数量，fni(t)为节点i的邻居节点n在t时隙向节点i发送的数据包的数量，iri(t)为t时隙节点i采集的数据包的数量，当节点i采集数据包时，iri等于1，当节点i不采集数据包时，iri等于0，n表示与基站连接的节点的集合，ni表示节点i的邻居节点的集合。

一种实施例中，为了得到最优的信息采集及传输策略，需要将基站通信范围内稳定性差异的最小值与上述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益相结合，由于无法在取得稳定性差异的最小值的同时取得上述最大的信息年龄收益，可以将两者相结合，求得稳定性差异与最大信息龄收益的负值之和的最小值，保证在上述为定性差异尽可能小的同时，最大化的提高上述基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益。

因此，可以根据基站通信范围内网络的稳定性差异和上述最大信息年龄收益，构建优化函数：

其中，δl1表示在1个时隙内基站通信范围内网络的稳定性差异，表示最大信息年龄收益，m表示与基站连接的节点中可采集数据包的节点的集合，n表示与基站连接的节点集合，ni表示节点i的邻居节点集合，ri(t)表示在t时隙节点i是否采集数据包，表示节点i在t时隙在基站ap处的信息年龄；hi表示节点i距基站ap的距离，qi(t)表示在t时隙节点i的队列长度，qn(t)表示在t时隙节点n的队列长度，fin(t)表示在t时隙节点i向节点n发送的数据包的数量，sin(t)表示在t时隙节点i和节点n之间的链路被激活时带来的信息年龄收益，λ表示最大信息年龄收益所占的比重。

通过求解上述优化函数，可以确定信息采集策略和信息传输策略。

一种实施例中，上述优化函数可以包括信息采集优化函数及信息传输优化函数；

其中，信息采集优化函数为：

信息传输优化函数为：

观察可以得到，优化函数可以分为两部分，第一部分中的参数只与信息采集相关，第二部分中的参数只与信息传输相关，因此，我们可以将上述优化函数分为信息采集优化函数和信息传输优化函数两个部分，通过信息采集优化函数的到信息采集策略，通过信息传输优化函数得到信息传输策略。

通过求解信息采集优化函数，可以得到信息采集策略：

其中，当ri(t)为1时，节点i在t时隙采集数据包，当ri(t)为0时，节点i在t时隙不采集数据包，qi(t)表示在t时隙节点i的队列长度，表示在t时隙节点i在基站ap处的信息年龄，hi表示节点i距基站ap的距离，qmax表示节点i的最大队列长度，λ表示基站通信范围内基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益所占的比重。

根据上述信息传输优化函数，可以确定信息传输策略。

上述公式可以理解为，当节点自身的队列长度较小时才进行信息的采集，否则当节点采集新的信息后，该信息停留在节点自身的队列中不易向外转发出去，显然当节点自身的队列长度很小时再采集新的信息是比较好的选择。此外，当节点的队列长度长时间保持在一个比较大的值时，说明网络负载较大，且此时该节点对应的信息年龄也会较大，这时候需要及时采集新的信息以防基站长时间收不到该节点的状态信息。除队列长度与信息年龄之外，是否采集新的信息与节点距离基站的距离也有一定关系。显然，即使网络负载很小，距离基站比较远的节点由于传输时延较大，信息年龄也会维持在一个相较大的状态，因此，相同的队列长度、信息年龄条件下，距离基站较近的节点更应该采集新的信息。

一种实施例中，根据上述信息传输优化函数，可以构建链路权重函数：

其中，win(t)表示在t时隙节点i和节点n之间的链路的链路权重，qi(t)表示在t时隙节点i的队列长度，qn(t)表示在t时隙节点n的队列长度，q′i表示链路被激活时传输的数据包集合，r(p)表示链路被激活时传输数据包p带来的信息年龄收益，λ表示基站通信范围内链路被激活时传输数据包带来的信息年龄收益所占的比重。

通过观察上述信息传输优化函数可以得到，基站通信范围内每个链路被激活的优先级与基站通信范围内发送节点与接收节点之间的队列差成正比，例如，qi(t)-qj(t)的值越大，则信息年龄收益的值越大。同时，基站通信范围内每个链路被激活的优先级还与链路被激活时传输数据包所带来的信息年龄收益成正比，即链路被激活时传输数据包所带来的信息年龄越大，则上述信息年龄收益的值越大，因此，结合上述条件，我们可以构建链路权重函数，通过链路权重函数来确定基站通信范围内信息传输的策略。

其中，信息传输策略的确定方式可以分为两种：一种为集中式的信息传输策略的确定方式，一种为分布式的信息传输策略的确定方式。

集中式的信息传输策略的确定方式可以为：通过基站确定待激活的链路集合，如图2所示，具体步骤为：

步骤201，每个节点根据上述链路权重函数，计算节点与节点的邻居节点间组成的链路的链路权重，并向基站发送该链路权重。

其中，邻居节点为节点仅通过一次传输便可直接将信息传输至的节点，一个节点具有多个邻居节点，因此，节点需要计算自身与每个邻居节点组成的所有链路的链路权重，并将计算结果发送给基站。

步骤202，基站根据接收的链路权重激活待激活链路集合中权重最大的链路，将激活的链路加入信息传输链路集合。

根据上述信息传输优化公式可以知道，链路的权重越大，则代表链路被激活时带来的信息年龄收益越大，因此，将链路权重最大的链路激活。

步骤203，更新上述待激活链路集合，并判断待激活链路集合是否为空集，若是，则执行步骤204；若否，则返回执行步骤202。

上述更新待激活链路集合的过程为：将待激活链路集中与已激活的链路相干扰的链路去除。

步骤204，基站将信息传输链路集合发送给节点，使节点按照信息传输链路集合传输数据包。

基站统一进行激活可以使节点快速确定传输链路，节点自身不需要再次选择链路，并且基站发送给节点的是激活的链路集合，而不是一条固定的路径，因此当节点发现最短路径上有过多信息待传输时，会选择较近的不太拥挤的链路，从而提高信息传输效率。

分布式的信息传输策略的确定方式可以为：每个节点根据自己所掌握的局部网络信息自主的确定待激活链路集合，如图3所示，具体步骤为：

步骤301，节点根据上述链路权重函数，计算节点与节点的邻居节点间组成的链路的链路权重。

步骤302，节点选择上述链路中权重最大的链路，加入待激活链路集合。

步骤303，节点将与上述权重最大的链路存在干扰关系的链路加入待激活链路集合。

步骤304，节点选择上述待激活链路集合中链路权重最大的链路激活。

步骤305，与已激活链路存在干扰关系的节点将该已激活链路加入自身的干扰链路集合中。

当与已激活链路存在干扰关系的节点在进行链路选择时，会将自身通信范围内与上述干扰集合中的链路存在干扰关系的链路进行屏蔽。

由于在权重最大的链路和与权重最大的链路存在干扰关系的链路之中，只可以选择一条链路进行信息传输，因此将与上述权重最大的链路存在干扰关系的链路加入待激活链路集合，进行选择。

节点自主选择激活链路，免去了将计算得到的链路权重发送给基站及接收基站的激活链路集合的步骤，更加简单方便。节点在对自身通信范围内的链路进行选择时，不是确定一条固定的路径，而是一个链路集合，因此当节点发现最短路径上有过多信息待传输时，可以选择较近的不太拥挤的链路，从而提高信息传输效率。

需要注意的是，上述节点必须为空闲节点(即在当前时隙不接受也不发送信息)时才可以进行链路选择，并且，由于在分布式传输策略中，没有基站对链路进行调配，每个节点无法知道自己什么时候被检测是否可以激活，因此，可以通过zaks提出的分布式排序算法来确定每个节点被检测的顺序。

当节点采用分布式传输策略或集中式传输策略向基站发送数据包后，基站会根据该数据包携带的信息判断是否更新该数据包所属的节点的信息年龄，如图4所示，具体步骤如下：

步骤401，基站接收数据包并查看数据包所属的节点。

步骤402，基站查看该数据包所属的节点在基站处的信息年龄。

步骤403，基站判断数据包的信息年龄是否大于数据包所属的节点在基站处的信息年龄；若是，则执行步骤405；若否，则执行步骤404。

步骤404，基站更新数据包的信息年龄为该数据包所属的节点在基站处的信息年龄。

步骤405，基站不更新该数据包所属的节点在基站处的信息年龄。

上述基站对节点的信息年龄进行更新的步骤还可以表示为：

其中，表示t+1时隙节点i在基站ap处的信息年龄，xik(t)表示节点i在t时隙是否采集第k个数据包，表示节点n在t时隙是否向基站ap传输节点i产生的第k个数据包，nap表示基站ap的邻居节点的集合。

本发明实施例中，节点在进行信息采集及传输时，需要满足以下约束条件。

第一个约束条件为：一个新的数据包在生成后才可以向外传输，公式表示为：

其中，xik(t)表示节点i在t时隙是否采集第k个数据包，表示在t时隙节点i是否向节点n传输节点i产生的第k个数据包，m表示与基站连接的节点中信息采集节点的集合。

第二个约束条件为，任意一个节点，在接收到一个数据包后，才可以向邻居节点转发这个数据包，因此基站通信范围内，任意节点接收到数据包的时间都应该早于该节点向外转发该数据包的时隙，公式可以表示为：

其中，表示在t时隙节点i接收由节点j产生的第k个数据包的时间，表示在t时隙节点i向节点n发送由节点j产生的第k个数据包的时间，表示在t时隙节点i是否向节点n传输节点j产生的第k个数据包。

第三个约束条件为，任一节点在传输信息时，要遵守fcfs(fristcomefristservice，先到先服务)的规则及半双工规则，即对先接受的数据包优先传输，且一个数据包只可以在一个方向上传输，例如，当数据包从节点i传输至节点n时，数据包就无法从节点n传输至节点i，可以用以下公式表示：

m∈m,且j≠m,k≠n

其中，表示在t时隙节点i向节点j发送的第k个数据包的时间，表示在t时隙节点i接收由节点m发送的第n个数据包的时间，表示在t时隙节点i接收由节点j发送的第k个数据包的时间，表示在t时隙节点i向节点m发送第n个数据包的时间，ini(t)表示节点i与节点n之间的链路在t时隙是否激活，当节点i与节点n之间的链路在t时隙被激活时，ini(t)为1，反之为0，m表示与基站连接的节点中可采集数据包的节点的集合。

第三个约束条件为，当任一链路被激活时，与该链路相干扰的链路便无法再激活，用公式可以表示为：

其中，ini(t)表示节点i与节点n之间的链路在t时隙是否激活，当节点i与节点n之间的链路在t时隙被激活时，ini(t)为1，当节点i与节点n之间的链路在t时隙不被激活时，ini(t)为0，irn表示节点n的邻居节点集合，iri表示节点i的邻居节点集合。

与一种信息采集及传输策略的确定方法实施例相对应，本发明实施例还提供了一种信息采集及传输策略的确定装置，如图5所示，该装置包括：

第一计算模块501，根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度、当前时隙发送的数据包数量、当前时隙接收的数据包数量及当前时隙采集的数据包数量计算得到与基站连接的节点下一时隙信息队列的长度。

第二计算模块502，用于根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度以及与基站连接的节点下一时隙信息队列的长度，计算基站通信范围内网络的稳定性差异。

第三计算模块503，用于根据与基站连接的节点当前时隙的信息年龄、与基站连接的节点在当前时隙是否采集信息、与基站连接的节点距基站的距离及被激活链路在传输数据包时带来的信息年龄收益，计算基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益。

确定模块504，用于根据基站通信范围内网络的稳定性差异、最大信息年龄收益，确定信息采集及传输策略，以使基站连接的节点按照信息采集及传输策略传输和采集信息。

一种实施例中，上述第一计算模块501具体用于：

针对每一与基站连接的节点，利用以下公式计算与基站连接的节点下一时隙信息队列的长度：

其中，qi(t+1)表示节点i在t+1时隙的队列长度，qi(t)表示节点i在t时隙的队列长度，fin(t)为节点i在t时隙向节点i的邻居节点n发送的数据包的数量，iri(t)为t时隙节点i采集的数据包的数量，当节点i采集数据包时，iri等于1，当节点i不采集数据包时，iri等于0，ni表示节点i的邻居节点的集合，n表示与基站连接的节点集合。

上述第二计算模块具体用于：

针对每一与基站连接的节点，利用以下公式计算基站通信范围内网络的稳定性差异。

其中，δl1表示在1个时隙内基站通信范围内网络的稳定性差异，qi(t+1)表示与基站连接的节点i在t+1时隙的队列长度，qi(t)表示与基站连接的节点i在t时隙的队列长度，n表示与基站连接的节点的集合。

一种实施例中，上述第三计算模块502具体用于：

利用以下公式，计算基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益。

其中，表示基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益，ri(t)表示在t时隙节点i是否采集数据包，ri(t)＝0表示在t时隙节点i不采集数据包，ri(t)＝1表示在t时隙节点i采集数据包，表示节点i在t时隙在基站ap处的信息年龄；hi表示节点i距基站ap的距离，sin(t)表示在t时隙节点i和节点n之间的链路被激活时带来的信息年龄收益，m表示与基站连接的节点中可采集数据包的节点集合，n表示与基站连接的节点集合，ni表示节点i的邻居节点集合。

一种实施例中，上述确定模块503包括：

构建子模块5031，用于：

根据基站通信范围内网络的稳定性差异和最大信息年龄收益，构建优化函数：

其中，δl1表示在1个时隙内基站通信范围内网络的稳定性差异，表示基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益，m表示与基站连接的节点中可采集数据包的节点的集合，n表示与基站连接的节点集合，ni表示节点i的邻居节点集合，ri(t)表示在t时隙节点i是否采集数据包，表示节点i在t时隙在基站ap处的信息年龄；hi表示节点i距基站ap的距离，qi(t)表示在t时隙节点i的队列长度，qn(t)表示在t时隙节点n的队列长度，fin(t)表示在t时隙节点i向节点n发送的数据包的数量，sin(t)表示在t时隙节点i和节点n之间的链路被激活时带来的信息年龄收益，λ表示基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益所占的比重。

求解子模块5032，用于求解优化函数，确定信息采集策略和信息传输策略。

一种实施例中，上述求解子模块5032包括求解单元5032a和确定单元5032b。

优化函数包括信息采集优化函数及信息传输优化函数。

其中，信息采集优化函数为：

信息传输优化函数为：

求解单元5032a，用于求解信息采集优化函数，得到信息采集结果：

其中，当ri(t)为1时，节点i在t时隙采集数据包，当ri(t)为0时，节点i在t时隙不采集数据包，qi(t)表示在t时隙节点i的队列长度，表示在t时隙节点i在基站ap处的信息年龄，hi表示节点i距基站ap的距离，qmax表示节点i的最大队列长度，λ表示基站通信范围内信息传输链路及信息采集带来的最大信息年龄收益所占的比重。

上述确定单元5032b，用于根据信息传输优化函数，构建链路权重函数：

其中，win(t)表示在t时隙节点i和节点i的邻居节点n之间组成的链路的链路权重，qi(t)表示节点i在t时隙的队列长度，qn(t)表示节点i的邻居节点j在t时隙的队列长度，q′i表示链路被激活时传输的数据包集合，r(p)表示链路被激活时传输数据包p带来的信息年龄收益，λ表示上述链路被激活时传输数据包带来的信息年龄收益所占的比重。

利用链路权重函数，计算与基站连接的节点与其邻居节点间组成的链路的链路权重。

将链路权重大于预设链路权重阈值的链路加入待激活链路集合，根据待激活链路集合，确定信息传输策略。

本发明实施例还提供了一种电子设备，如图6所示，包括处理器601、通信接口602、存储器603和通信总线604，其中，处理器601，通信接口602，存储器603通过通信总线604完成相互间的通信，

存储器603，用于存放计算机程序；

处理器601，用于执行存储器603上所存放的程序时，实现如下步骤：

根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度、当前时隙发送的数据包数量、当前时隙接收的数据包数量及当前时隙采集的数据包数量计算得到与基站连接的节点下一时隙信息队列的长度；

根据与基站连接的节点当前时隙信息队列的长度以及与基站连接的节点下一时隙信息队列的长度，计算基站通信范围内网络的稳定性差异；

根据与基站连接的节点当前时隙的信息年龄、与基站连接的节点在当前时隙是否采集信息、与基站连接的节点与基站的距离及被激活链路在传输数据包时带来的信息年龄收益，计算基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益；

根据基站通信范围内网络的稳定性差异、基站通信范围内信息传输与信息采集带来的最大信息年龄收益，确定信息采集及传输策略，以使与基站连接的节点按照信息采集及传输策略传输和采集信息。

该方法在确定信息的采集和传输策略时，不仅考虑了链路的调度，还考虑了基站通信范围内网络的稳定性，优化了与基站连接的节点的信息采集及传输策略，从而进一步实现了信息年龄的优化。

上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，eisa)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory，nvm)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一信息采集及传输策略的确定方法的步骤。

在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一信息采集及传输策略的确定方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。