[發(fā)明專利]車載邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)選擇系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710434272.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN107317700B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章磊;陳玉龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北理工學(xué)院
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04L29/08;H04W16/10;H04W40/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種車載邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)選擇系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)用戶、無(wú)線接入節(jié)點(diǎn)和多個(gè)車輛；

多個(gè)用戶，向無(wú)線接入點(diǎn)發(fā)出任務(wù)請(qǐng)求，根據(jù)返回的匹配車輛信息完成自身任務(wù)卸載過(guò)程；

多個(gè)車輛，每個(gè)車輛均作為車載邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，每隔一定時(shí)間向無(wú)線接入點(diǎn)發(fā)送自己的狀態(tài)信息；并等待與用戶成功匹配，執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，并協(xié)助用戶完成任務(wù)卸載；

無(wú)線接入點(diǎn)，接收用戶和車輛邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)并處理，執(zhí)行節(jié)點(diǎn)選擇方法，將用戶和車載邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配對(duì)；

無(wú)線接入節(jié)點(diǎn)具體包括通信約束模塊、計(jì)算約束模塊、初步匹配模塊和資源分配模塊；

通信約束模塊，根據(jù)車輛的移動(dòng)性，計(jì)算時(shí)間約束條件，確定用戶和車輛之間發(fā)生配對(duì)所需要的子信道數(shù)量；通過(guò)正交頻分多址將信道劃分為若干帶寬相等的子信道，對(duì)于相同的鏈路各個(gè)子信道的平均數(shù)據(jù)傳輸速率相等；根據(jù)車輛狀態(tài)信息計(jì)算出車輛的最大通信時(shí)長(zhǎng)，取任務(wù)本身的時(shí)間約束與車輛的通信時(shí)長(zhǎng)的較小者，作為任務(wù)實(shí)際的總時(shí)長(zhǎng)，該總時(shí)長(zhǎng)包括任務(wù)發(fā)送和處理過(guò)程的時(shí)間；根據(jù)每個(gè)任務(wù)大小，計(jì)算出任務(wù)處理時(shí)間，以及算出任務(wù)的發(fā)送時(shí)間，并計(jì)算需求的數(shù)據(jù)傳輸速率，然后根據(jù)香農(nóng)公式、噪聲功率以及用戶與車輛之間的信道增益矩陣算出實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率；令需求的數(shù)據(jù)傳輸速率和實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率相等，則得到每一對(duì)用戶和車輛之間分配的子信道數(shù)目；

計(jì)算約束模塊，對(duì)處理任務(wù)所消耗能量進(jìn)行建模，根據(jù)是否進(jìn)行卸載分成兩種情況建模：1）如果不卸載，則任務(wù)本地進(jìn)行處理；在假設(shè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間恰好為任務(wù)的時(shí)間約束的條件下，用戶設(shè)備的CPU頻率根據(jù)動(dòng)態(tài)電壓縮放技術(shù)，取最大頻率與任務(wù)需求頻率之間的較小值；然后計(jì)算本地消耗能量；2）如果進(jìn)行卸載，則任務(wù)在車載邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理；計(jì)算用戶設(shè)備發(fā)送與接收數(shù)據(jù)和靜態(tài)功率所消耗的能量；若任務(wù)結(jié)果數(shù)據(jù)量很小，則消耗的能量和時(shí)間忽略不計(jì)；結(jié)合發(fā)送時(shí)間計(jì)算出任務(wù)卸載時(shí)用戶設(shè)備消耗的能量；

初步匹配模塊，根據(jù)通信約束模塊輸出的用戶-車輛所需子信道數(shù)目、計(jì)算約束模塊輸出的處理任務(wù)所需消耗能量、以及用戶體驗(yàn)評(píng)價(jià)模型，基于雙邊拍賣理論進(jìn)行用戶-車載邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)初步匹配；通過(guò)節(jié)點(diǎn)可用性、節(jié)點(diǎn)信譽(yù)以及通信開銷三個(gè)方面來(lái)衡量用戶的用戶體驗(yàn)，并基于雙邊拍賣理論對(duì)用戶和車載邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配對(duì)；

資源分配模塊，根據(jù)初步匹配模塊輸出的用戶-車輛配對(duì)方案，基于線性規(guī)劃進(jìn)行子信道資源分配，輸出最終匹配以及頻譜資源分配結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，用戶發(fā)送的任務(wù)請(qǐng)求包括任務(wù)大小、應(yīng)該達(dá)到的QoE值、時(shí)間約束、發(fā)送功率、靜態(tài)功率、最大CPU頻率和用戶坐標(biāo)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，車輛的狀態(tài)信息包括車的坐標(biāo)、車速、運(yùn)動(dòng)方向、最大CPU頻率、信譽(yù)和可用性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)可用性指節(jié)點(diǎn)接受任務(wù)之后能夠提供服務(wù)的概率，節(jié)點(diǎn)信譽(yù)指節(jié)點(diǎn)接受任務(wù)后能夠按質(zhì)量提供服務(wù)的概率，通信開銷表示用戶發(fā)送和接收數(shù)據(jù)消耗的能量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，用戶和車輛之間通過(guò)WiFi網(wǎng)絡(luò)分別向無(wú)線接入點(diǎn)發(fā)送任務(wù)請(qǐng)求和狀態(tài)信息，用戶與車載邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)基于正交頻分多址技術(shù)的短距離通信進(jìn)行通信。