一种基于数字孪生的异构网络通信方法及系统

本申请涉及孪生网络，尤其是涉及一种基于数字孪生的异构网络通信方法及系统。

背景技术：

1、在数字孪生网络中，数据传输是一个重要环节。在相关技术中，异构网络中，即存在不同通讯类型的通讯设备的物理网络，因为发射节点和接收节点存在通讯类型的不一致，进而需要花费一定的时间进行数据转换，并且通讯过程中，物理网络中类网关节点也只会以特定的发射功率进行数据传输，进而出现发射功率无法满足通信需求的问题，从而会影响数字孪生网络的实时性和准确性。

技术实现思路

1、本申请旨在提出一种基于数字孪生的异构网络通信方法及系统，能够提高数字孪生网络的实时性和准确性。

2、根据本申请的第一方面实施例的基于数字孪生的异构网络通信方法，应用于任一边缘服务器，所述边缘服务器皆用于与物理网段和数字孪生服务器进行数据通讯，每个所述物理网段皆通过基站设备与边缘服务器进行数据通讯，所述数字孪生服务器中构建有数字孪生网络，所述数字孪生网络中存在与多个所述物理网段对应的虚拟网段；

3、所述基于数字孪生的异构网络通信方法包括：

4、获取数据包，所述数据包由发送网段中发送节点传输至所述发送网段中类网关节点，并由所述类网关节点传输至所述边缘服务器；所述发送网段中类网关节点的输出功率通过预先获取的传输优化模型确定，所述传输优化模型基于每个所述类网关节点与基站设备之间的数据传输时间和传输功率、以及每个所述物理网段中每个节点与所述类网关节点之间的数据传输时间和传输功率得到，所述传输优化模型用于对每个所述物理网段中所述类网关节点的传输功率和所述基站设备的传输功率进行功率调整；

5、确定所述数据包发送的目的地址；

6、根据所述目的地址确定与所述目的地址对应的接收网段中接收节点的通信协议类型；所述发送网段和所述接收网段皆属于物理网段；

7、根据所述发送节点的通讯协议类型和所述接收节点的通信协议类型对所述数据包进行数据填充或删除，以使得所述数据包符合所述接收节点的通信协议类型要求；

8、利用所述目的地址将进行填充或删除后的所述数据包发送至数字孪生网络中与所述接收节点对应的虚拟接收节点，以使得所述虚拟接收节点对所述填充或删除后的所述数据包进行解析后发送至所述接收节点。

9、根据本申请的第二方面实施例的基于数字孪生的异构网络通信系统，应用于任一边缘服务器，所述边缘服务器皆用于与物理网段和数字孪生服务器进行数据通讯，每个所述物理网段皆通过基站设备与边缘服务器进行数据通讯，所述数字孪生服务器中构建有数字孪生网络，所述数字孪生网络中存在与多个所述物理网段对应的虚拟网段；

10、所述基于数字孪生的异构网络通信系统包括：

11、数据获取单元，用于获取数据包，所述数据包由发送网段中发送节点传输至所述发送网段中类网关节点，并由所述类网关节点传输至所述边缘服务器；所述发送网段中类网关节点的输出功率通过预先获取的传输优化模型确定，所述传输优化模型基于每个所述类网关节点与基站设备之间的数据传输时间和传输功率、以及每个所述物理网段中每个节点与所述类网关节点之间的数据传输时间和传输功率得到，所述传输优化模型用于对每个所述物理网段中所述类网关节点的传输功率和所述基站设备的传输功率进行功率调整；

12、地址确定单元，用于确定所述数据包发送的目的地址；

13、协议确定单元，用于根据所述目的地址确定与所述目的地址对应的接收网段中接收节点的通信协议类型；所述发送网段和所述接收网段皆属于物理网段；

14、数据包调整单元，用于根据所述发送节点的通讯协议类型和所述接收节点的通信协议类型对所述数据包进行数据填充或删除，以使得所述数据包符合所述接收节点的通信协议类型要求；

15、数据发送单元，用于利用所述目的地址将进行填充或删除后的所述数据包发送至数字孪生网络中与所述接收节点对应的虚拟接收节点，以使得所述虚拟接收节点对所述填充或删除后的所述数据包进行解析后发送至所述接收节点。

16、本申请实施例的基于数字孪生的异构网络通信方法及系统，通过边缘服务器直接对发送节点发送的数据包根据接收节点的通讯协议类型进行数据填充或删除，从而可以让发送的数据包可以满足接收节点的需求，使得接收节点在接收到该数据包后，可以快速的实现对数据包的解析，从而有效的降低对数据包进行协议转换所需要花费的时间，同时，通过传输优化模型可以实现对基站设备和类网关节点的传输功率的适应性调整，从而保证数据传输的有效性和经济性。

17、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

技术特征：

1.一种基于数字孪生的异构网络通信方法，其特征在于，应用于任一边缘服务器，所述边缘服务器皆用于与物理网段和数字孪生服务器进行数据通讯，每个所述物理网段皆通过基站设备与边缘服务器进行数据通讯，所述数字孪生服务器中构建有数字孪生网络，所述数字孪生网络中存在与多个所述物理网段对应的虚拟网段；

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的异构网络通信方法，其特征在于，在获取所述获取数据包之前，所述基于数字孪生的异构网络通信方法，还包括：

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的异构网络通信方法，其特征在于，所述利用差异化联邦强化学习算法进行神经网络训练，包括：

4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的异构网络通信方法，其特征在于，每个所述智能体的所述目标策略的表达式为：

5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的异构网络通信方法，其特征在于，每个智能体对应的动作网络参数和评论网络参数的更新表达式如下：

6.根据权利要求3所述的基于数字孪生的异构网络通信方法，其特征在于，每个所述物理网段中所述类网关节点与所述类网关节点以外的节点之间的所述数据传输时间，或所述主构架物理网络中每个所述类网关节点与基站设备之间的所述数据传输时间，由以下步骤得到：

7.根据权利要求6所述的基于数字孪生的异构网络通信方法，其特征在于，每个所述智能体对应的所述路径损耗的表达式为：

8.根据权利要求7所述的基于数字孪生的异构网络通信方法，其特征在于，每个所述智能体对应的所述无线信道增益的表达式为：

9.根据权利要求8所述的基于数字孪生的异构网络通信方法，其特征在于，每个所述智能体对应的所述传输率的表达式为：

10.一种基于数字孪生的异构网络通信系统，其特征在于，应用于任一边缘服务器，所述边缘服务器皆用于与物理网段和数字孪生服务器进行数据通讯，每个所述物理网段皆通过基站设备与边缘服务器进行数据通讯，所述数字孪生服务器中构建有数字孪生网络，所述数字孪生网络中存在与多个所述物理网段对应的虚拟网段；

技术总结本申请公开了一种基于数字孪生的异构网络通信方法及系统，通过边缘服务器直接对发送节点发送的数据包根据接收节点的通讯协议类型进行数据填充或删除，从而可以让发送的数据包可以满足接收节点的需求，使得接收节点在接收到该数据包后，可以快速的实现对数据包的解析，从而有效的降低对数据包进行协议转换所需要花费的时间，同时，通过传输优化模型可以实现对基站设备和类网关节点的传输功率的适应性调整，从而保证数据传输的有效性和经济性。技术研发人员：唐枫枭,张泷千,赵明,罗林丰受保护的技术使用者：中南大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23