CN104080158A - 一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，其特征在于包括如下步骤：1结合频段集、会话和流量因子，依据传播利益收集频段信号灯；2由协议干扰模型得出成功传输条件，并进行链路集的合并；3计算频谱空间容量，对节点进行功率控制离散化；4进行频段分配和流量路由约束条件，得出干扰和无线电接口限制；5进行成功传输和多通路流量路由限制；6获得用户的链路代价和频段代价；7分为两个独立过程，针对新信息请求进行流量因子迭代；8改进频段信号灯，收集节点的流量、能效、资源属性，进行频段代价下的迭代。本发明采用分两个阶段进行流量配备、资源匹配和能效优化，实现了逼近其能效极限的资源优化配置，解决了如何以受限的频谱与能量大幅度提高网络容量的问题；具有能效与资源联合优化的特点。

Description

一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法

技术领域：

本发明涉及一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，属认知无线网络设计应用技术领域。

背景技术：

认知无线电的概念最早是由Joseph Mitola博士提出来的，其基本思想在于，无线电能根据工作环境的交互而改变发射机的参数。以认知无线电为基础构建的认知无线网络，泛指采用认知无线通信技术的移动网络，它通过对周边环境的变化进行感知和学习，能对将来的行为模式作出预测，然后实施某种调节动作，最终具备自主适变特征。

随着电磁频谱竞争的日益激烈，以及对频谱的依赖性日益增强，支持认知无线电技术的终端、相关基础性设施与控制策略组成的无线网络的作用已经在多个领域得到充分肯定，如军事通信、GPS定位、智能电网、医疗体育网等。激增的用户数和移动多媒体业务越来越高的带宽需求，给日益稀缺的无线频谱资源和现有的固定式频谱分配方案带来了巨大的挑战。这样，认知无线网络相应地被认为是解决上述问题的主要手段，并为实现频谱资源的高效利用、共存、兼容和互动展示了美好的前景。

然而，认知无线网络环境下的大多数无线终端都是靠电池工作，所以在多跳场景下的整体能效问题变得越来越严重。一方面，实现能量高效利用的主要方法是尽量减少传输功率，但是在多无线电网络环境中，减少传输功率会带来传输速率减少，使得整体能效和通信流量这两个设计目标互相矛盾；另一方面，在没有功率控制的情况下，所有网络节点的干扰距离固定，所以没有办法进行频段分配；而在有功率控制的情况下，则可以通过调整传输功率减小节点的干扰距离来满足频段分配的需求。因此，为了实现能量的高效利用，需要从整个网络的角度出发，对能效匹配(用来实现功率控制)、资源匹配(用来进行频段分配)和流量自适应(用来提高通信吞吐量)进行联合考虑。

频段是无线网络共享的媒介，向某一邻居节点进行数据传输会对其它节点产生干扰。为了减少节点之间的相互影响，认知无线网络需要协作分析网络的整体状况，并相互协同来决定最佳的无线电通信设置。另外，为了实现全局的能效和资源优化，整个网络也需要认知设备间的协作。在多跳环境下，通过节点协作来实现能源高效利用很具备挑战性。因此，为了最有效地进行频段分配，进而实现频谱的按需利用，最大限度地避免各节点由于竞争、干扰等原因对频谱利用率带来负面的影响，通过链路代价和频段代价的分布式设计是减少干扰、提高网络整体能效所必须考虑的原则。

针对上述问题，本发明提出了基于能效匹配、资源匹配和流量自适应的方法，来最大化流量因子并满足用户通信会话的最小速率需求。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，采用分两个阶段进行流量配备、资源匹配和能效优化，实现了逼近其能效极限的资源优化配置，解决了如何以受限的频谱与能量大幅度提高网络容量的问题；具有能效与资源联合优化的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

本发明提供的一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，包括如下步骤：

(1)、结合频段集、会话和流量因子，依据传播利益收集频段信号灯；

(2)、由协议干扰模型得出成功传输条件，并进行链路集的合并；

(3)、计算频谱空间容量，对节点进行功率控制离散化；

(4)、进行频段分配和流量路由约束条件，得出干扰和无线电接口限制；

(5)、进行成功传输和多通路流量路由限制；

(6)、获得用户的链路代价和频段代价；

(7)、分为两个独立过程，针对新信息请求进行流量因子迭代；

(8)、改进频段信号灯，收集节点的流量、能效、资源属性，进行频段代价下的迭代。

所述步骤(1)中，认知无线网络由次用户集和次用户之间的链路集组成，节点的可用频段集与其位置相关；对于每个节点的可用频段，多个单播组成一个会话集合，每个通信具备最小速率要求；为了按比例地最大化通信的会话速率，每个会话具有一个和其它会话不同的流量因子，因此，需要寻找一个最大的流量因子，来传输会话数据；在频域中进行频段调度时，当节点的接受功率超过了一个功率阈值，节点间的数据传输才视作成功；为了刻画多跳网络环境下的成功传输条件，两个次用户需要放置在彼此的传输距离内，且都能调整无线电接口到一个通用频段上；分布式环境下，令频段信号灯为一个二进制变量，“1”表示节点间能以指定频段传输数据，“0”表示无数据传输。

所述步骤(2)中，每个节点有一个传输距离和一个干扰距离，传输距离和干扰距离都依赖于节点的传输功率和传播利益；一般认为，所有节点有相同的信号检测功率阈值；计算得到该节点的传输距离，按照传输距离，可以得到节点的干扰距离；其中，节点的干扰距离大于传输距离，并有一个为防止邻居节点被分配相同频段的安全区。

所述步骤(3)中，认知无线网络需要考虑端到端效能；为了更好地刻画频谱和空间的利用特征，需要计算频段的带宽和节点在给定传输功率下的干扰区域(空间)的乘积；节点采用多频段进行传输，且每个频段有一个和它的传输功率相匹配的空间，所以，需要最小化上述乘积之和来提高网络的端到端的效能；实际情况下，可以通过对功率控制的离散序列化来实现上述乘积的最小化。

所述步骤(4)中，干扰仅在相同频段共享的链路中发生；根据协议干扰避免方法，可以指定该频段不能同时被其它链路使用；对于频域内的调度，如果节点用一个频段传输或接受数据，那么该频段就不能被节点用作它用了；节点建立的链路数，由其无线电接口数限制；无线电接口能够在多个频段范围内进行调整，在特定的时刻只能在一个频段上进行操作；如果一个节点能调整无线电接口到不同的频段上，那么能建立起邻居节点的多条链路。

所述步骤(5)中，针对干扰限制条件，仅当干扰功率不超过一个给定阈值，节点间的并发传输才能忽略，这样可以得出成功传输的必要条件；再把上述条件合在一起，就构成了成功传输的充分条件；要最大化流量因子，使得符合条件的数据量能进行会话传输；节点的传输范围有限，所以数据路由需要经过多跳；为了实现优化和负载平衡，需要采用多径的方法进行流量分流；实际情况下，传输功率可以是一个离散分布的有穷数列，并用整数来表示一个发射机所调整的功率层次的数目；可以得到一个限制条件，即每个无线电链路的累积流量速率不能超过链路的容量。

所述步骤(6)中，为了对能效匹配和频段分配进行设计，需要迭代地增加流量因子，并在流量因子不再增加时终止；为了捕捉频谱空间容量对于链路和频段的变化，需要收集链路代价和频段代价这两个参数；

①链路代价为单位数据速率下，所增加的频段的带宽和节点在给定传输功率下的干扰区域(空间)的内积；该内积包含两方面，即网络资源的频率使用带宽和空间占用；

②频段代价为当传输功率增加到所需最小的传输功率时，所增加的干扰区域(空间)内积和频段所占容量的比值。

所述步骤(7)中，分为两个独立阶段来进行流量因子的迭代；在确定了会话的最小流量因子后，进入迭代过程；尽管这两个过程都包含流量、资源、能效属性，但目标不同：第一阶段在于增加会话的流量因子，而不减少用户通信会话集中其它会话的流量因子；第二阶段在于增加该会话的流量因子的同时，可以减少用户通信会话集中其它会话的流量因子。

所述步骤(8)中，对频段信号灯的定义进行补充描述：“－1”表示指定频段不能在节点间分配；

下面，分别讨论3个跨层优化属性的实现过程：

①流量配备属性：关键在于获取网络资源的链路代价，需要减少频谱空间的容量内积，来避免空间范围内的传输干扰；为了增加会话中最小流量因子的流量速率，链路代价会变成额外需要的空间；在第一阶段，因为链路上的不同频段有不同的频段代价，所以需要有一个频段选择策略来决定采用哪个频段，并根据选择的频段来定义链路代价；在第二阶段，通过减少大流量因子的会话流量速率，可以增加会话的最小流量因子；对于大流量因子的会话，流量因子在减少后要不低于会话中增加的流量因子；在多会话情况下，需要选择可释放容量最大的会话，同时不必增加频段的传输功率和空间；链路的链路代价在两阶段的迭代过程中会有区别，因此，相同会话迭代的最小代价路由也会不同；迭代中的所有路由合并在一起，可得出会话中多径路由方案，并有助于最大化流量因子；

②资源匹配属性：按照最小代价路由，仅那些在一跳距离内的节点会受影响；一旦链路上分配了新频段，那么该频段就不能被节点对使用了，而且，节点对不能以指定频段传输数据给它们的单跳邻居；因此，需要限制那些和节点对有一跳距离远的节点的频段分配；如果指定频段是链路尚未分配的新频段，那么不能把它分配给邻居节点；节点的路由调度方法，常会影响到最小代价路由的节点有一跳距离的那些节点；在第一阶段，如果节点发现链路上没有剩余容量，且所有可用频段的传输功率不能再增加，需要在该链路上分配一个新频段；如果只有一个剩余频段可以分配，那么进行分配，并令信号灯为1；在第二阶段，既然需要减少一些大流量因子会话的流量速率，所以情况不同：第一阶段仅在一条链路没有剩余容量，且所有频段的传输功率不能增加时，才考虑新频段分配；第二阶段仅当该链路没有更大流量因子的会话时，才考虑一个新频段的分配；

③能效匹配属性：确定最小代价路由上的高能效覆盖，功率控制沿着端到端路由逐跳地进行，会话流量速率也逐跳地计算；设置每个节点最大允许传输功率的利益，只要功率水平不超过阈值限制，该节点不会对任何接收节点中产生干扰；在第二阶段，如果链路上有更大流量因子的会话，那么减少该会话的流量因子就可以获得额外的容量；该会话需要减少沿该路径其它链路上的流量速度，且链路上的传输功率和频段分配也需要及时更新。

本发明与现有的技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明以网络资源优化利用为目标，研究了如何最大化流量因子来满足用户通信会话的最小速率需求；能效匹配不仅直接影响节点的传输距离和干扰距离，而且对频段分配的可行性、带宽效率和问题复杂性产生作用；解决了如何以受限的频谱与能量大幅度提高网络容量的问题。

2、本发明采用的方法分两个阶段进行流量配备、资源匹配和能效优化，通过流量因子的迭代增加，实现了逼近其能效极限的资源优化配置。

3、本发明在综合考虑物理环境、空间环境、传播环境、传输环境等各种因素的基础上，采用认知无线网络的链路代价指标，解决了多跳网络中的能效与资源的联合优化问题。

附图说明：

图1为本发明的整体结构流程示意图。

图2为本发明的功率控制中的干扰示例图。

图3为本发明的第一阶段迭代示意图。

图4为本发明的第二阶段迭代示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供的一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，包括如下步骤：

(1)结合频段集、会话和流量因子，依据传播利益收集频段信号灯；

认知无线网络由次用户集和次用户之间的链路集组成，可用一个无向图G＝(N,E)进行表示，其中N为次用户集，E为次用户之间的链路集，链路i→j表示节点i传输数据到节点j；

假设在认知无线网络中有n个次用户，M_i表示节点i的可用频率频段，M是网络中所有节点的可用频段集，M＝∪_i∈NM_i，节点的可用频段集与其位置关系相关；令M_i,j为链路i→j上的可用频段集，于是M_i,j＝M_i∩M_j；

对于每个节点的可用频段，假设带宽是W，L个活跃用户通信(单播)组成一个会话集合，且每个通信具备一个最小速率要求；令s(l)和d(l)为会话l∈L的源节点和目的节点，并令r(l)为会话l中的最小速率要求；

每个会话l∈L有一个和其它会话不同的流量因子T(l)，需要寻找一个最大的流量因子T，这样T·r(l)的数据量能被传输到会话l∈L中去；

假设频段m在节点i和节点j上可用，即m∈M_i且m∈M_j，令表示频率频段m中从节点i到节点j的传输功率；对于节点i到节点j的传输，功率传播利益g_ij为gi_j＝||i,j||^-n；其中，||i,j||是节点i和j之间的物理距离，n为路径损失指数；链路i→j活跃，当且仅当频段m被分配给链路i→j；

分布式环境下，令频段信号灯为一个二进制变量，“1”表示节点间能以指定频段传输数据，“0”表示无数据传输。

(2)由协议干扰模型得出成功传输条件，并进行链路集的合并；

假设节点i的传输功率为p；且该节点的传输距离为R_T(p)；令所有的节点有相同的信号检测功率阈值α，数据传输成功当且仅当接收功率超过检测功率阈值；根据g_ij·p≥α，该节点的传输距离R_T(p)＝(p/α)^1/n；当干扰功率超过了一个阈值β时，不能忽略；令一个节点的干扰距离为R_I(p)，可以得到节点的干扰距离R_I(p)＝(1+ξ)R_T(p)，其中ξ为安全区。

例如，在图2中，节点1以传输距离内的最优发射功率向节点2传递消息，由于发射功率的不对称性，阴影部分内的节点均有可能性在节点2处产生干扰，从而影响节点2接受节点1传送的数据；节点1和节点2周围有两个圆，其中内圆(虚线)表示传输距离，外圆(实线)表示干扰距离。

令i→j为节点i和节点j之间的链路，且k→h为节点k和节点h之间的链路；链路i→j上的传输成功当且仅当：①节点i和节点j之间的距离不超过传输距离，即||i,j||≤R_T(p)；②对于任何分配相同频段的链路k→h，接受节点i和j必须在干扰距离外，对于ab＝ki,hi,kj,hj，有||a,b||≥R_I(p)；注意，上述性质包含链路i→j和k→h有一个共同节点的情况，即i＝k或i＝h或j＝k或j＝h。

为了简化，定义E_i为节点i的链路集，I_i,j为和链路i→j干扰的链路集；于是E_i＝{i→j:||i,j||≤R_T(p)}，I_i,j＝{k→h:||k,i||≤R_I(p)}∪{k→h:||h,i||≤R_I(p)}∪{k→h:||k,j||≤R_I(p)}∪{k→h:||h,j||≤R_I(p)}。

(3)计算频谱空间容量，对节点进行功率控制离散化；

频谱空间的容量内积是指所采用频段的带宽和一个节点在给定传输功率下的干扰区域，即空间的乘积π·(R_I(p))²；许多协议模型，都假设每个节点有固定的传输功率，即对于一条信道，无线电或者不传输或者以完全功率P进行传输；和以往工作不同，本发明所述的认知无线网络中的每个节点都具备功率控制的能力，即一个节点能够以0和P间的任何功率值进行传输。

(4)进行频段分配和流量路由约束条件，得出干扰和无线电接口限制；

如果链路i→j在频段m上活跃，那么只要k→h∈I_i,j，其它链路就不能同时使用频段m；一旦频段m∈M_i被节点i用来传输或接受数据，那么信号灯和满足

$s_{\mathrm{ij}}^m+s_{\mathrm{kh}}^m\≤1,(m\∈M_{i,j}\∩M_{k,h},k\→h\∈I_{i,j},i\→j\∈E)---\left(1\right)$

令γ_i为次用户i(其中1≤i≤n)无线电接口上的可编程数，那么有下面的限制条件：

${\mathrm{\Σ}}_{i\↔j\∈E_i}{\mathrm{\Σ}}_{m\∈M_{i,j}}{s}_{\mathrm{ij}}^m\≤{\mathrm{\γ}}_i,(i\∈N)---\left(2\right)$

因为一个节点对能共享两个以上的频段，如果无线电接口数支持，同样的节点对之间会有多条链路。

(5)进行成功传输和多通路流量路由限制；

假设节点i以频段m传输到节点j，会有一个从邻居节点k到节点h的并发传输的功率限制；仅当干扰功率不超过一个给定阈值P_I，即时，才能忽略由于节点k到节点h的并发传输，对节点j的干扰功率；于是，计算出对节点j产生干扰的节点k的最大传输功率

仅当节点j的传输功率超过了一个给定的阈值P_T，即节点i才能在频段m上把数据成功传输到节点j中去；这样，节点i的最小传输功率为此，得出成功传输的必要条件，和

为了最大化流量因子T，使得T·r(l)的数据量能传输到会话l∈L中去；把每个端到端节点对之间的通信量需求视为会话，并用l(l＝1,2,…,L)表示；令s(l)、d(l)和r(l)分别表示会话l的源节点、目的节点和通信量需求；对于任何链路i→j，令f_ij(l)和f_ji(l)分别表示会话l中从节点i到节点j和从节点j到节点i的通信流量，于是，需要限制每条链路的非负流量；源节点的“出”流量和目的节点的“进”流量，都最少占通信量需求的T，链路上所有会话的流量之和不能超过该链路的容量；

令为的整数功率层次，即这样，每个无线电链路的累积流量速率不能超过链路的容量改写为：

$u_{\mathrm{kh}}^m\≤U-(1-{\left(\frac{\left|\right|k,j\left|\right|}{R_I^{\max }}\right)}^n){\mathrm{Us}}_{\mathrm{ij}}^m,(k\∈I_j^m,k\≠i,h\∈T_k^m)---\left(3\right)$

(6)获得用户的链路代价和频段代价；

提高链路数据速率所花费的链路代价，为单位数据速率所增加的频谱空间容量内积同样，链路i→j上频段m的频段代价为 ${\mathrm{Cost}}_{\mathrm{ij},m}^{\mathrm{band}}=\frac{\mathrm{\π}{(P_{\mathrm{ij}}^T/P_I)}^{2/\mathrm{\α}}}{c_{\mathrm{ij}}^m};$

链路代价的计算过程如下：

①如果链路i→j有剩余容量，剩余容量c_ij为频段容量减去会话流量后剩余的容量之和；既然该链路在不增加传输功率或空间的情况下能满足流量速率的需求，那么，链路代价定义为0；

②如果没有剩余容量且频段m已经使用，即为节点i以频段m传输到节点j的最大传输功率，这样能增加到且频段代价定义为空间区域增量的频段容量增量的比值；

③如果没有剩余容量且频段m还没有使用，由定义得出频段代价；

④如果没有剩余容量且已经充分利用频段m，即该频段的容量不能再增加，频段代价为无穷大。

(7)分为两个独立过程，针对新信息请求进行流量因子迭代；

①在流量测量中，会话l在前面每一步迭代中都是完整的；第一阶段需要找到一个会话l的额外路由来提高数据传输速率，并以分布式方式实现；第一阶段需要定义链路代价，来增加链路上的数据传输速率；另外，第二阶段会标记所有流量因子大于T(l)的会话链路；重定义这些链路的代价，可以通过减少会话l中大流量因子会话的数据传输速率，来优化端到端数据传输；

②在资源匹配中，需要利用自适配频谱政策，即在没有其它可选办法时才做的必要频段分配决定，也就是必须的频段选择；在第一阶段，仅当一跳没有剩余容量且当前频段的传输功率已达到最大时，才需要分配一个新频段；另外，如果许多频段未分配，会在能效匹配中把频段分配延期；因此，对多个频段进行分配的调度决策，需要联合功率控制进行；第二阶段和第一阶段的类似，不同之处在于新频段的分配；由于在第二阶段中，如果一跳会话的流量因子大于T(l)，通过减小这些会话的速率并留下更多的空间来增加会话l的速率，因此就没有必要来分配一个新频段了；

③能效匹配需要在当前频段或者在资源匹配新选择的频段上调整传输功率；令f(l)为会话l中进行路由传输的额外流量速率，f(l)的大小依据最小代价路由逐跳确定；

在第一阶段中，每个节点调节流量速率的策略如下：1)尽可能使用每跳的剩余容量；2)提高一个频段的功率来增加链路容量；3)采用一个新的未分配频段；分配新频段时，可以减少该频段传输节点的最大传输功率；

第二阶段和第一阶段类似，但在1)之后和2)之前需要增加一个策略来调节f(l)，该策略用来检查是否能用大流量因子会话释放的容量进行调整；

(8)改进频段信号灯，收集节点的流量、能效、资源属性，进行频段代价下的迭代；

①在流量配备中，在第二阶段，如果有一个链路会话的流量因子比优化会话的大，那么设置该链路的链路代价为零；如果单独使用第二阶段，许多会话会采用零代价链路，并会出现链路拥塞瓶颈；因为第一阶段在第二阶段之前，所以能够在认知无线网络中进行均衡并避免瓶颈；

②在资源优化中，第一阶段频段分配的描述如下：1)初始化链路代价：多跳环境中，如果没有可分配频段，且该链路能给会话l携带更多的数据速率，令链路代价为无穷大，否则频段分配可行；2)检查链路状态：如果c_ij>0，该链路在会话上能携带更多的数据速率；如果至少有一个频段m满足信号灯等于1，该链路在会话上能携带更多的数据速率，然后以信号灯为0对频段进行初始设置；3)设置频段信号灯：如果没有可用频段，该链路在会话上不能携带更多的数据速率，否则该链路在会话上能携带更多的数据速率，最后令信号灯等于1；在把新频段分配到链路后，需要更新后退(朝源节点)和前进(朝目的节点)的方向；(1)在后退方向，频段分配限制使得该频段不能为上一跳使用；如果指定频段在未被该链路使用，那么节点k设置频段m不可用，即信号灯等于－1；(2)在前进方向，除了一个频段不可行，其更新情况相同；在该不可行的情况下，设置链路的链路代价为无穷大，该链路会从最小代价路由中除去，而且重新开始所有从源节点到当前节点的频段分配；

③在能效优化中，频段信号灯设置基于如下方法：为了判断链路能否使用频段m，并在频段信号灯中做标记，需要：1)初始化流量速率：初始化流量速率为无穷大；对于信号灯在频段分配中从0变为－1的频段m，令最大传输功率为0；2)设置链路代价：如果c_ij>0，令f(l)＝min{c_ij，f(l)}；如果最大传输功率的增加容量小于f(l)，节点i计算增加容量并通过该容量更新流量速率f(l)；节点i以最大传输功率的非递减序列，采用信号灯为0的每个频段，直到链路能够使用频段m为止；如果没有频段m能被链路i→j使用，令链路代价为无穷大；3)功率控制：从第一跳到最后一跳，假设当前一跳为i→j，令f_ij(l)＝f_ij(l)+f(l)；如果c_ij>0，令c_ij＝c_ij－f(l)；如果以信号灯等于1和选择频段m，节点i把传输功率增加到一个合适值来满足f(l)；如果以信号灯等于0选择频段m，令信号灯等于1，所需传输功率为最小，并计算剩余容量c_ij。

针对用户通信会话，本发明提出了一个认知无线网络上的流量配备、资源分配和能效匹配的联合方法。根据能效匹配影响下的调度可行性，设计了一个两阶段分布式空间内积方法，来提高网络端到端效能。然后，运用频谱频段代价，迭代地增加会话的流量因子，来实现高能效覆盖和资源匹配。

Claims (5)

1.一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、结合频段集、会话和流量因子，依据传播利益收集频段信号灯；

(2)、由协议干扰模型得出成功传输条件，并进行链路集的合并；

(3)、计算频谱空间容量，对节点进行功率控制离散化；

(4)、进行频段分配和流量路由约束条件，得出干扰和无线电接口限制；

(5)、进行成功传输和多通路流量路由限制；

(6)、获得用户的链路代价和频段代价；

(7)、分为两个独立过程，针对新信息请求进行流量因子迭代；

(8)、改进频段信号灯，收集节点的流量、能效、资源属性，进行频段代价下的迭代。

2.根据权利要求1所述的一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，其特征在于所述步骤1中，在分布式环境下，频段信号灯为一个二进制变量，“1”表示节点间能以指定频段传输数据，“0”表示无数据传输。

3.根据权利要求1所述的一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，其特征在于所述步骤2中，数据传输成功当且仅当接收功率超过检测功率阈值，即：g_ij·p≥α；

其中：g_ij为节点i到j的传输利益；

α为信号检测功率阈值；

p为节点i的传输功率。

4.根据权利要求1所述的一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，其特征在于所述步骤6中，链路代价的计算过程如下：

①如果链路i→j有剩余容量，剩余容量c_ij为频段容量减去会话流量后剩余的容量之和；该链路在不增加传输功率或空间的情况下能满足流量速率的需求，定义链路代价为0；

②如果没有剩余容量且频段m已经使用，但是为频率频段m中从节点i到节点j的传输功率，为节点i以频段m传输到节点j的最大传输功率，能增加到频段代价定义为空间区域增量的频段容量增量的比值；

③如果没有剩余容量且频段m还没有使用，由定义得出频段代价；

④如果没有剩余容量且已经充分利用频段m，即该频段的容量不能再增加，频段代价为无穷大。

5.根据权利要求1所述的一种认知无线网络的频段分配和流量自适应方法，其特征在于所述步骤7中，分为两个独立阶段针对新信息请求进行流量因子迭代；第一阶段为增加会话的流量因子，而不减少用户通信会话集中其它会话的流量因子；第二阶段为在增加该会话的流量因子的同时，可以减少用户通信会话集中其它会话的流量因子。