SIG-SDP: Sparse Interference Graph-Aided Semidefinite Programming for Large-Scale Wireless Time-Sensitive Networking

Zhouyou Gu

doi:10.1109/TON.2026.3702752

SIG-SDP: Sparse Interference Graph-Aided Semidefinite Programming for Large-Scale Wireless Time-Sensitive Networking

2026-06-11

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DOI：10.1109/TON.2026.3702752

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无线时间敏感网络（WTSN）对工业物联网至关重要。我们研究了在干扰约束下最小化WTSN传输所需时隙数量的问题——这是一个NP难问题。现有半定规划（SDP）方法虽可对该问题进行松弛求解，但具有高多项式复杂度。我们提出了一种基于稀疏干扰图的半定规划（SIG-SDP）框架，该框架利用了信号在远距离用户对间衰减导致的干扰稀疏性。首先，该框架利用稀疏性建立最小时隙数量的上下界，并通过二分搜索在界内定位最小值。对于每个搜索的时隙数量，框架优化一个正定半定（PSD）矩阵，以指示用户对共享同一时隙的可能性，而优化后的PSD矩阵的约束可行性进一步细化时隙搜索范围。其次，框架设计了一种矩阵乘法权重（MMW）算法以加速优化，该算法仅稀疏调整PSD矩阵中干扰用户对的元素，而跳过非干扰用户对。我们还设计了在线架构，用于部署该框架并根据实时干扰测量调整时隙分配。仿真结果表明，SIG-SDP框架以近线性复杂度收敛，且对大型网络具有高度可扩展性。该框架在计算速度提高10倍、数据包丢失率降低100倍的情况下最小化了时隙数量。在线架构展示了算法复杂度对动态网络性能的影响。

Keyword:

Interference graphs

semidefinite programming

graph sparsity

SIG-SDP: Sparse Interference Graph-Aided Semidefinite Programming for Large-Scale Wireless Time-Sensitive Networking

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