基于边缘计算的无线通信抗干扰决策方法及系统与流程

本发明属于网络数据通信技术领域，特别是一种基于边缘计算的无线通信抗干扰决策方法及系统。

背景技术：

干扰攻击是指通过向无线通信信道发送无用干扰信号，或者破坏无线网络链路层接入协议的运行过程，阻止合法用户使用无线信道收发报文的攻击行为。抗干扰决策是为了应对干扰攻击，依据干扰攻击类型，选择针对性的抗干扰策略的过程，可以有效降低或消除干扰攻击的影响，恢复无线通信服务。

干扰攻击发生后，通信双方的两个无线通信节点需要分别执行所选抗干扰决策方法，生成各自的抗干扰策略。目前提出的抗干扰决策方法主要包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法、人工蜂群算法、强化学习方法等。但持续执行这些决策方法所需的计算、存储和能量供应很高，超过了基于嵌入式平台的无线通信节点的能力，严重制约了这些方法的适用范围。此外，复杂的计算过程会带来较长的决策时间，无法适应动态变化的无线通信环境。

边缘计算通过将计算、存储和传输资源放置在数据产生源端，从而就近提供计算服务的一种计算架构，可以潜在提供抗干扰决策所需计算资源。

然而，现有技术存在的问题是：缺少将边缘计算架构用于抗干扰决策的方法，导致对无线通信节点能力要求高，抗干扰策略决策精准低，方法适用范围窄。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于边缘计算的无线通信抗干扰决策方法及系统，对无线通信节点能力要求很低，且具有适用范围广、决策精度高。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于边缘计算的无线通信抗干扰决策方法，包括如下步骤：

(10)抗干扰策略库构建：对于多种给定干扰攻击场景，边缘计算节点确定每种场景下的抗干扰策略，构建抗干扰策略库；

(20)感知数据收集：边缘计算节点存储自身感知的边缘计算节点感知数据以及来自两个无线通信节点的感知数据；

(30)抗干扰策略生成：边缘计算节点根据感知数据，从抗干扰策略库中为无线通信节点选择抗干扰策略；

(40)抗干扰策略分发：边缘计算节点将抗干扰决策分发到两个无线通信节点；

(50)策略应用与反馈：无线通信节点应用接收到的抗干扰策略，并将应用策略后的效果通过控制信道反馈给边缘计算节点。

实现本发明另一目的的技术解决方案为：

一种基于边缘计算的无线通信抗干扰决策系统，包括：

抗干扰策略库构建单元(1)，用于对于多种给定干扰攻击场景，边缘计算节点确定每种场景下的抗干扰策略，构建抗干扰策略库；

感知数据收集单元(2)，用于边缘计算节点存储自身感知的边缘计算节点感知数据以及来自无线通信双方的无线通信节点感知数据；

抗干扰策略生成单元(3)，用于边缘计算节点根据感知数据，从抗干扰策略库中为无线通信节点选择抗干扰策略；

抗干扰策略分发单元(4)，用于边缘计算节点将抗干扰决策分发到两个无线通信节点；

策略应用与反馈单元(5)，用于无线通信节点应用接收到的抗干扰策略，并将应用策略后的效果通过控制信道反馈给边缘计算节点。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、对无线通信节点能力要求很低、适用范围广：在本发明提出的基于边缘计算的无线通信抗干扰决策方法及系统，由边缘计算节点完成抗干扰决策，对无线通信设备的计算、传输、存储能力要求很低，可以广泛适用于能力受限的无线通信设备。

2、决策结果更精准：边缘计算节点充足的资源使其可以运行多种抗干扰决策算法，并通过选择概率确定优选的抗干扰策略，然后利用反馈机制对抗干扰策略的应用进行评估，使得抗干扰决策结果更加精准。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明基于边缘计算的无线通信抗干扰决策方法的主流程图。

图2是图1中抗干扰策略库构建步骤的流程图。

图3是存在干扰攻击时的无线通信场景示例图。

图4是图1中抗干扰策略生成步骤的流程图。

图5是图1中策略应用与反馈步骤的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于边缘计算的无线通信抗干扰决策方法，包括如下步骤：

(10)抗干扰策略库构建：对于多种给定干扰攻击场景，边缘计算节点确定每种场景下的抗干扰策略，构建抗干扰策略库；

如图2所示，所述(10)抗干扰策略库构建步骤包括：

(11)约束条件确定：边缘计算节点确定两个无线通信节点的抗干扰决策约束条件，包括能力配置、无线传播环境、无线通信服务质量；

(12)抗干扰策略确定：对于多种给定干扰攻击场景，边缘计算节点根据约束条件和领域专家知识，确定每种场景下无线通信节点的抗干扰策略；

可选地，所述无线通信双方的能力配置包括调制解调方式、编码方式、发射功率等；

可选地，所述无线传播环境包括信道传播模型、信道衰减指数、环境噪声等；

可选地，所述无线通信服务质量包括传输速率和误码率；

可选地，所述领域专家知识可以包括知识图谱或专家系统；

可选地，所述抗干扰策略包括配置通信频率、调制解调方式、编码方式、发射功率参数。

(13)抗干扰策略库形成：将每种场景对应的抗干扰策略汇集，得到抗干扰策略库。

(20)感知数据收集：边缘计算节点存储自身感知的边缘计算节点感知数据以及来自两个无线通信节点的感知数据；所述(20)感知数据收集步骤中，边缘计算节点感知数据是边缘计算节点通过自身感知模块收集的感知数据；

两个无线通信节点的感知数据是边缘计算节点通过控制信道接收的来自相互通信的两个无线通信节点的感知数据；

如图3所示存在干扰攻击时的无线通信场景中，无线通信节点1和无线通信节点2通过无线控制信道将各自的感知数据传输到边缘计算节点。

可选地，所述感知数据包括接收信号功率、噪声功率、信噪比、传输速率、误码率等。

(30)抗干扰策略生成：边缘计算节点根据感知数据，从抗干扰策略库中为无线通信节点选择抗干扰策略；

如图4所示，所述(30)抗干扰策略生成步骤包括：

(31)抗干扰策略选取：边缘计算节点同时运行多种抗干扰算法，每种算法依据感知数据，从抗干扰策略库中选择对应的抗干扰策略；

所述多种抗干扰算法包括人工蜂群算法、遗传算法、强化学习方法、关联图方法、决策树方法；

(32)选择概率计算：对于每种抗干扰策略，边缘计算节点计算该策略被所述多种抗干扰算法选择的次数，然后乘以该策略的权值，作为该策略的选择概率；

(33)抗干扰策略确定：边缘计算节点将选择概率最大的抗干扰策略作为两个无线通信节点的抗干扰策略。

(40)抗干扰策略分发：边缘计算节点将抗干扰决策分发到两个无线通信节点；

如图3所示存在干扰攻击时的无线通信场景中，边缘计算节点通过无线控制信道将抗干扰策略传输到无线通信节点1和无线通信节点2。

(50)策略应用与反馈：无线通信节点应用接收到的抗干扰策略，并将应用策略后的效果通过控制信道反馈给边缘计算节点。

如图5所示，所述(50)策略应用与反馈步骤包括：

(51)通信参数配置：无线通信节点根据收到的抗干扰策略配置自身通信参数；

(52)策略反馈计算：无线通信节点根据策略应用前后的通信速率、误码率变化计算策略反馈；

(53)策略反馈传输：无线通信节点通过控制信道将策略反馈传输到边缘计算节点；

(54)抗干扰策略权值更新：边缘计算节点根据收到的策略反馈更新该抗干扰策略的权值。

本发明基于边缘计算的无线通信抗干扰决策系统，包括：

抗干扰策略库构建单元(1)，用于对于多种给定干扰攻击场景，边缘计算节点确定每种场景下的抗干扰策略，构建抗干扰策略库；

所述抗干扰策略库构建单元(1)包括：

约束条件确定模块(101)，用于边缘计算节点确定两个无线通信节点的抗干扰决策约束条件，包括能力配置、无线传播环境、无线通信服务质量；

抗干扰策略确定模块(102)，对于多种给定干扰攻击场景，边缘计算节点根据约束条件和领域专家知识，确定每种场景下无线通信节点的抗干扰策略；

抗干扰策略库形成模块(103)，将每种场景对应的抗干扰策略汇集，得到抗干扰策略库。

感知数据收集单元(2)，用于边缘计算节点存储自身感知的边缘计算节点感知数据以及来自无线通信双方的无线通信节点感知数据；

抗干扰策略生成单元(3)，用于边缘计算节点根据感知数据，从抗干扰策略库中为无线通信节点选择抗干扰策略；

所述抗干扰策略生成单元(3)包括：

抗干扰策略选取模块(301)，用于边缘计算节点同时运行多种抗干扰算法，每种算法依据感知数据，从抗干扰策略库中选择对应的抗干扰策略；

所述多种抗干扰算法包括人工蜂群算法、遗传算法、强化学习方法、关联图方法、决策树方法；

选择概率计算模块(302)，用于对于每种抗干扰策略，边缘计算节点计算该策略被所述多种抗干扰算法选择的次数，然后乘以该策略的权值，作为该策略的选择概率；

抗干扰策略选定模块(303)，用于边缘计算节点将选择概率最大的抗干扰策略作为两个无线通信节点的抗干扰策略。

抗干扰策略分发单元(4)，用于边缘计算节点将抗干扰决策分发到两个无线通信节点；

策略应用与反馈单元(5)，用于无线通信节点应用接收到的抗干扰策略，并将应用策略后的效果通过控制信道反馈给边缘计算节点。

所述策略应用与反馈单元(5)包括：

通信参数配置模块(501)，用于无线通信节点根据收到的抗干扰策略配置自身通信参数；

策略反馈计算模块(502)，用于无线通信节点根据策略应用前后的通信速率、误码率等变化计算策略反馈；

策略反馈传输模块(503)，用于无线通信节点通过控制信道将策略反馈传输到边缘计算节点；

抗干扰策略权值更新模块(504)，用于边缘计算节点根据收到的策略反馈更新该抗干扰策略的权值。