[發明專利]車載邊緣計算節點選擇系統及方法

有效

• 申請號: 201710434272.6
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107317700B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 章磊;陳玉龍
• 申請（專利權）人: 湖北理工學院
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: 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

本發明公開了一種車載邊緣計算節點選擇系統及方法，系統包括：多個用戶，向無線接入點發出任務請求，根據返回的匹配車輛信息完成自身任務卸載過程；多個車輛，每個車輛均作為車載邊緣計算節點，每隔一定時間向無線接入點發送狀態信息；等待與用戶成功匹配，執行相應的任務，并協助用戶完成任務卸載；無線接入點，接收用戶和車輛邊緣節點發送的數據并處理，執行節點選擇方法將用戶和車載邊緣計算節點進行配對；無線接入節點具體包括通信約束模塊、計算約束模塊、初步匹配模塊和資源分配模塊。本發明通過最優決策車載邊緣計算節點與用戶的配對方案，可以使得一定區域內總的用戶體驗達到最大，同時保證用戶?節點對能最大效率的使用有限的頻譜資源。

技術領域

本發明屬于無線通信領域，涉及其中的邊緣計算(Edge Computing,EC)架構，特別涉及車載邊緣計算節點選擇系統及方法。

背景技術

邊緣計算(Edge Computing,EC)首先由思科公司于2014年提出，其目的是有效利用本地空閑的計算和存儲資源。最近邊緣計算被視作取得低服務時延和高數據安全性、隱私安全性的范例。值得注意的是，邊緣計算和傳統的云計算是可以兼容的，它們之間可以協作。特別的，邊緣計算可以利用有限的本地資源對數據進行預處理然后再將其發送給遠端的云進行進一步處理。另一方面，邊緣計算也可以獨自處理一些對時延敏感或者和地理位置有關的應用，它能保障更低的時延和能耗。最近，隨著增強現實和虛擬現實等計算緊密型移動應用的出現，用戶更傾向于將任務卸載到邊緣計算節點利用它們的計算和存儲資源，以提升用戶體驗(Quality of Experience,QoE)。

最近，任務到邊緣計算節點的卸載也得到了一些研究者的關注。可以分為兩類：一類是采用邏輯邊緣計算節點，并不以具體實例進行說明，而是以邊緣計算節點這個概念代指；另一類則將邊緣計算節點具體化為小基站(small cell)、無人機(unmanned aerialvehicle)、車輛(vehicle)等，結合其具體性質分析。對于邊緣計算節點不同的研究方式，不同的卸載策略被提出。

(1)采用邏輯邊緣計算節點。將分散的設備中的資源聯合從而提供給移動應用的策略，見文獻Z.M.Zhang N,Yang X and S.Y,“Crowd-funding:a newresourcecooperation mode for mobile cloud computing,”PLoS ONE,Dec.2016。該方法將分散的設備抽象為邊緣計算節點，以節點的信譽、可用性、服務時延加權得到QoE值，從而對卸載節點進行選擇。但是上述方法沒有指定具體的邊緣計算節點，不具有實際可操作性。

(2)采用具體的邊緣計算節點，已經提出的方案有：

(2.1)小基站作為邊緣計算節點，見S.Barbarossa,S.Sardellitti,andP.D.Lorenzo,“Joint allocation of computation and communication resources inmultiuser mobile cloud computing,”in IEEE Workshop on Signal ProcessingAdvances in Wireless Communications(SPAWC),Darmstadt,Jun.2013,pp.26–30。該方法聯合分配小基站的通信和計算資源，使得能以更小的能耗處理更多的請求。但是上述方法要求在小基站處添加額外的計算功能，這增加了成本。

(2.2)無人機作為邊緣計算節點，見文獻N.H.Motlagh,M.Bagaa and T.Taleb,UAV Selection for a UAV-Based Integrative IoT Platform,IEEE GlobalCommunications Conference(GLOBECOM),Washington,DC,2016,pp.1-6。該方法通過解線性整數規劃問題來優化無人機的能耗和運行時間，期望能在完成相同任務前提下能耗更低，運行時間更少。但是上述方法中的無人機本身能量還需要支持其飛行，留給計算的能耗可能非常有限。