Verbesserungen der Übertragungsrate und Energieeffizienz für 5G-basiertes IoT mit gleichzeitiger Übertragung

Das Internet der Dinge (IoT) steht aufgrund des schnellen Wachstums von IoT-Endgeräten und Big-Data-Diensten vor einem Mangel an Spektrumressourcen. Das Netzwerk der fünften Generation (5G) verfügt über ausreichende Spektrumressourcen und bietet große Datenvolumengeschäfte, was helfen kann, die Kommunikationsressourcen des IoT zu erweitern, indem IoT mit 5G-Netz kombiniert wird. In diesem Papier wird ein 5G-basiertes IoT entworfen, um sowohl 5G- als auch IoT-Informationen gleichzeitig zu übertragen. Zwei simultane Übertragungsmodelle, einschließlich des Zeitwechselmodells und des Leistungsteilungsmodells, werden vorgeschlagen, um 5G- und IoT-Kommunikationen unter Verwendung unterschiedlicher Zeitfenster und Leistungsströme durchzuführen. Für diese beiden Modelle haben wir ein gemeinsames Optimierungsproblem der Zuweisungsfaktoren und Knotenleistungen formuliert, um die 5G-Übertragungsrate zu maximieren, während die IoT-Übertragungsrate und die Gesamtleistung eingeschränkt sind. Ein alternatives Optimierungsproblem wird ebenfalls vorgeschlagen, um die IoT-Übertragungsrate zu maximieren und gleichzeitig die minimale 5G-Übertragungsrate zu garantieren. Ein gemeinsames Optimierungsalgorithmus auf der Grundlage der Lagrange-Dual-Optimierung wird vorgeschlagen, um die Lösung für die Optimierungsprobleme zu erhalten. Ein Energieeffizienzmodell wird vorgeschlagen, um die insgesamt verbrauchte Leistung des IoT zu minimieren, während die minimalen 5G- und IoT-Übertragungsraten eingehalten werden. Simulationsergebnisse werden gegeben, um die Leistung unserer vorgeschlagenen Modelle aus verschiedenen Perspektiven zu bewerten.