本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)信道資源分配及隔離的，尤其涉及一種基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、通信系統(tǒng)信道資源分配及隔離是無線通信領(lǐng)域中的一個(gè)重要概念，當(dāng)前無線通信采用單信道傳輸，系統(tǒng)架設(shè)簡(jiǎn)單，通信策略簡(jiǎn)單，所有數(shù)據(jù)全在單獨(dú)的信道內(nèi)串行傳輸。安全性比多信道傳輸系統(tǒng)的安全性差。其原因主要包括兩方面，一方面是數(shù)據(jù)傳輸路徑固定，無法解決傳輸信道暴露問題，信道的安全性得不到保障。另一方面單信道傳輸系統(tǒng)只能利用單信道串行傳輸數(shù)據(jù)，如果信道被惡意第三方監(jiān)聽，那么其可以監(jiān)聽到所傳輸數(shù)據(jù)的所有內(nèi)容，數(shù)據(jù)的安全性得不到保障。對(duì)于承載不同隔離等級(jí)、不同通信指標(biāo)需求單信道無線通信系統(tǒng)難以保障。多信道傳輸系統(tǒng)可以利用有線與無線信道的組合傳輸數(shù)據(jù)，多條信道易于隱藏真正傳輸數(shù)據(jù)的信道，解決單信道的信道暴露問題，保證傳輸信道的安全。多信道傳輸系統(tǒng)利用碎片化機(jī)制將數(shù)據(jù)分解成碎片，然后在多個(gè)信道上并行傳輸，惡意第三方無法監(jiān)聽所有信道，自然不可能獲取到完整的密文。此外還可以利用跳變機(jī)制，讓密文碎片在同類傳輸信道中隨機(jī)散列傳輸，增大監(jiān)聽者竊取數(shù)據(jù)的難度，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的安全性。

2、在量子加密技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的背景下，通過量子不可篡改特性滿足信道不同安全等級(jí)隔離需求，結(jié)合深入通信網(wǎng)絡(luò)末端的網(wǎng)絡(luò)通信算力感知網(wǎng)絡(luò)，研究信道內(nèi)不同業(yè)務(wù)資源需求調(diào)度，現(xiàn)有的信道資源分配及隔離存在很多挑戰(zhàn)性，在數(shù)學(xué)上，信道資源分配問題可以被建模為在資源有限的情況下優(yōu)化某個(gè)效用函數(shù)的問題，這些函數(shù)的優(yōu)化通常都是非凸和np困難問題，找到最優(yōu)解的難度很大。現(xiàn)有的經(jīng)典方法都是通過多次迭代尋找次優(yōu)解，并實(shí)現(xiàn)了不錯(cuò)的性能。但是，多次迭代計(jì)算會(huì)導(dǎo)致高計(jì)算復(fù)雜度，從而帶來兩個(gè)嚴(yán)重的后果：更快速地耗盡設(shè)備電池，信道資源需要在時(shí)變信道中頻繁地重新計(jì)算，使得計(jì)算結(jié)果無法適應(yīng)已經(jīng)變化的信道特征。信道隔離當(dāng)前主要采用安全通道隔離措施，安全通道隔離采用安全機(jī)制，如專用硬件和獨(dú)特的安全協(xié)議等，用于內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)隔離和數(shù)據(jù)傳輸，有效地隔離了內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)安全的數(shù)據(jù)交互，并且能夠支持多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，是目前隔離技術(shù)研究的主要方向，但對(duì)于同一無線通信系統(tǒng)內(nèi)信道隔離、無線資源隔離尚未有有效手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本技術(shù)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明提供了一種基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法及系統(tǒng)解決現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中單信道傳輸易受監(jiān)聽，難以滿足不同隔離等級(jí)的需求，資源分配問題復(fù)雜且計(jì)算復(fù)雜度高，以及無法實(shí)現(xiàn)同一系統(tǒng)內(nèi)的有效信道隔離的問題。

4、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

5、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法，包括：根據(jù)具體行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合所述行業(yè)業(yè)務(wù)安全隔離要求對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)信道進(jìn)行切片硬隔離以及硬隔離信道內(nèi)的邏輯資源劃分；

6、在行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)前端設(shè)置量子密鑰分發(fā)及鑒權(quán)平臺(tái)，在無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)側(cè)應(yīng)用量子通信終端，構(gòu)建端到端的量子加密通道；

7、基于量子密鑰無線可信接入無線網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼靶诺罉I(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)以及信道資源實(shí)時(shí)占用監(jiān)測(cè)，構(gòu)建圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立網(wǎng)絡(luò)信道時(shí)延預(yù)測(cè)模型；

8、預(yù)設(shè)各類業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)并對(duì)信道資源進(jìn)行預(yù)測(cè)規(guī)劃，基于網(wǎng)絡(luò)信道時(shí)延預(yù)測(cè)結(jié)果，若預(yù)測(cè)時(shí)延大于業(yè)務(wù)預(yù)設(shè)限值，則自動(dòng)調(diào)整信道承載業(yè)務(wù)進(jìn)行信道切換調(diào)配，若為單一信道，則根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行無線資源調(diào)度。

9、作為本發(fā)明所述的基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)信道進(jìn)行切片硬隔離以及硬隔離信道內(nèi)的邏輯資源劃分包括：將無線資源上下行進(jìn)行時(shí)隙劃分，并在每一時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行資源塊劃分；

10、所述資源塊劃分包括時(shí)延保證類劃分以及資源競(jìng)爭(zhēng)類劃分，每類資源塊調(diào)度顆粒按百分比例進(jìn)行劃分，每類資源塊與無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符進(jìn)行區(qū)分，終端通過搜索預(yù)設(shè)的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入；

11、若存在時(shí)延保證的業(yè)務(wù)，則將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)綁定在每個(gè)時(shí)隙的固定資源塊，并將資源塊映射到無線基站/接入點(diǎn)的不同物理端口。

12、作為本發(fā)明所述的基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：建立網(wǎng)絡(luò)信道時(shí)延預(yù)測(cè)模型包括：設(shè)計(jì)無線信道資源及算力監(jiān)測(cè)接口，無線通信終端、無線接入點(diǎn)/基站及無線鏈路涉及的時(shí)間敏感交換網(wǎng)絡(luò)搭載該監(jiān)測(cè)接口程序；

13、在無線控制器/核心設(shè)備側(cè)部署監(jiān)測(cè)接口采集服務(wù)端，通過帶內(nèi)、帶外通道與無線網(wǎng)絡(luò)各網(wǎng)元進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，基于無線網(wǎng)絡(luò)各網(wǎng)元采集信息，構(gòu)建行業(yè)無線鏈路/信道拓?fù)浼軜?gòu)；

14、結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼靶诺罉I(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)以及信道資源實(shí)時(shí)占用監(jiān)測(cè)，對(duì)無線信道資源進(jìn)行預(yù)測(cè)，構(gòu)建圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

15、將各網(wǎng)元對(duì)作為圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，將突發(fā)業(yè)務(wù)流量等對(duì)信道資源分配存在干擾關(guān)系的網(wǎng)元作為圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的邊，建立網(wǎng)絡(luò)信道時(shí)延預(yù)測(cè)模型。

16、作為本發(fā)明所述的基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述網(wǎng)絡(luò)信道時(shí)延預(yù)測(cè)模型還包括：當(dāng)預(yù)測(cè)時(shí)延大于業(yè)務(wù)預(yù)設(shè)限值時(shí)，結(jié)合多頭注意力機(jī)制增強(qiáng)的graphsage算法，分析相鄰可用無線信道資源，進(jìn)行無線終端業(yè)務(wù)遷移調(diào)度。

17、作為本發(fā)明所述的基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：結(jié)合多頭注意力機(jī)制增強(qiáng)的graphsage算法，分析相鄰可用無線信道資源，進(jìn)行無線終端業(yè)務(wù)遷移調(diào)度還包括：

18、建立具有m個(gè)網(wǎng)絡(luò)無線接入點(diǎn)/基站的二維隨機(jī)幾何圖，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信終端對(duì)作為圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中網(wǎng)絡(luò)無線接入點(diǎn)/基站ti(1≤i≤m)按均勻分布規(guī)律隨機(jī)放置在ti∈[-e,e]2范圍內(nèi)，其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信終端ri按均勻分布規(guī)律隨機(jī)放置在ri∈[ti-e/4,ti+e/4]2范圍內(nèi)；

19、所有網(wǎng)絡(luò)無線接入點(diǎn)/基站信道服從瑞利衰落，在衰落條件下，信道矩陣為hm×m，其中第i行第j列元素為發(fā)射機(jī)tj與網(wǎng)絡(luò)通信終端ri之間的信道特征參數(shù)，為信道增益，為服從瑞利分布的衰落系數(shù)；

20、固定生成網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的信道增益改變訓(xùn)練集中每個(gè)訓(xùn)練例的信道衰落系數(shù)代表信道參數(shù)隨網(wǎng)絡(luò)通信終端位置在改變，完成一次采樣與訓(xùn)練；

21、搭建用于網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度的整體網(wǎng)絡(luò)框架，包括uwmmse功率計(jì)算迭代框架以及在每一層迭代中嵌入的egat增強(qiáng)型圖注意力網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程。

22、作為本發(fā)明所述的基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述uwmmse功率計(jì)算迭代框架以及在每一層迭代中嵌入的egat增強(qiáng)型圖注意力網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程包括：

23、所述uwmmse由k個(gè)wmmse迭代層組成，其中第k層由三部分構(gòu)成，分別代表節(jié)點(diǎn)i在該層的解碼參數(shù)、輔助參數(shù)和編碼參數(shù)；每一層uwmmse都由一個(gè)egat圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為模型的學(xué)習(xí)部分，學(xué)習(xí)參數(shù)為斜率和偏移量

24、將通信網(wǎng)絡(luò)建模成圖，輸入圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)gnn，以表示，圖的節(jié)點(diǎn)集合由無線資源調(diào)度及時(shí)延保證中的網(wǎng)絡(luò)無線接入點(diǎn)/基站、網(wǎng)絡(luò)通信終端對(duì)所組成，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信終端與有關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)無線接入點(diǎn)/基站對(duì)代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)；

25、將關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)無線接入點(diǎn)/基站tj對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信終端ri的信道質(zhì)量表示為節(jié)點(diǎn)j到節(jié)點(diǎn)i的邊特征其中fξ表示邊特征的數(shù)量，基于類型的邊eij(1≤i,j≤m,i≠j)構(gòu)成圖的邊集合圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)屬于自己的特征向量其中fη表示節(jié)點(diǎn)特征的數(shù)量；每個(gè)uwmmse迭代層中的和對(duì)應(yīng)一套獨(dú)立的egat訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)和訓(xùn)練參數(shù)。

26、作為本發(fā)明所述的基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：還包括：將采集的訓(xùn)練集信道矩陣送入至egat進(jìn)行訓(xùn)練；

27、egat的注意力系數(shù)計(jì)算公式為：

28、eij＝σ((wα)τ[wvηi||wvηj||wρξij])

29、其中，和為預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，||代表聚合運(yùn)算，σo(·)為非線性激活函數(shù)；

30、將eij用softmax函數(shù)歸一化，得到

31、

32、其中，為節(jié)點(diǎn)i的鄰接節(jié)點(diǎn)集合，包含節(jié)點(diǎn)i自身；

33、邊聚合計(jì)算公式為：

34、

35、其中，為可學(xué)習(xí)參數(shù)；

36、將聚合的特征送入全連接層，經(jīng)過非線性激活函數(shù)σo(·)處理后得到最終訓(xùn)練輸出，表示為：

37、

38、其中，σo(·)為sigmoid函數(shù)。

39、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度系統(tǒng)，包括：

40、網(wǎng)絡(luò)搭建模塊，用于根據(jù)具體行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合所述行業(yè)業(yè)務(wù)安全隔離要求對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)信道進(jìn)行切片硬隔離以及硬隔離信道內(nèi)的邏輯資源劃分；

41、量子密鑰分發(fā)鑒權(quán)模塊，用于在行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)前端設(shè)置量子密鑰分發(fā)及鑒權(quán)平臺(tái)，在無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)側(cè)應(yīng)用量子通信終端，構(gòu)建端到端的量子加密通道；

42、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延預(yù)測(cè)模塊，用于基于量子密鑰無線可信接入無線網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼靶诺罉I(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)以及信道資源實(shí)時(shí)占用監(jiān)測(cè)，構(gòu)建圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立網(wǎng)絡(luò)信道時(shí)延預(yù)測(cè)模型；

43、無線信道資源調(diào)度模塊，用于預(yù)設(shè)各類業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)并對(duì)信道資源進(jìn)行預(yù)測(cè)規(guī)劃，基于網(wǎng)絡(luò)信道時(shí)延預(yù)測(cè)結(jié)果，若預(yù)測(cè)時(shí)延大于業(yè)務(wù)預(yù)設(shè)限值，則自動(dòng)調(diào)整信道承載業(yè)務(wù)進(jìn)行信道切換調(diào)配，若為單一信道，則根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行無線資源調(diào)度。

44、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算設(shè)備，包括：

45、存儲(chǔ)器和處理器；

46、所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述處理器用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法的步驟。

47、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述基于業(yè)務(wù)可信接入的信道隔離無線資源調(diào)度方法的步驟。

48、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明以無線資源塊作為調(diào)度對(duì)象，實(shí)現(xiàn)在無線資源層面的隔離；基于業(yè)務(wù)模型以及信道時(shí)隙，使用多頭注意力機(jī)制增強(qiáng)的graphsage算法預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)信道時(shí)延，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源隔離和保障業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性。在無線資源塊隔離基礎(chǔ)上，結(jié)合量子加密高安全性，構(gòu)建量子密鑰無線可信接入無線網(wǎng)絡(luò)，滿足不同安全等級(jí)業(yè)務(wù)隔離相關(guān)需求；通過建立深入網(wǎng)絡(luò)末梢、業(yè)務(wù)末端的網(wǎng)絡(luò)信道資源監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求、網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)和趨勢(shì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并依據(jù)需求趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源按需高效分配，構(gòu)建了一個(gè)既安全又能高效利用網(wǎng)絡(luò)資源的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)，能夠同時(shí)滿足不同安全等級(jí)的業(yè)務(wù)需求，有助于降低成本。