[發明專利]一種基于D2D通信協作的任務卸載方法

有效

• 申請號: 201810792193.7
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108934002B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 武繼剛;張新想;史雯雋;張欣鵬
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W52/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開一種基于D2D通信協作的任務卸載算法，包括以下步驟：S1：初始化所有任務在本地執行，計算任務基于本地執行方式的能耗和執行時延T_i⁽⁰⁾；S2：在MEC環境下，計算單個任務在特定的執行方式的能耗和執行時延；S3：在MEC環境下，將單個任務基于特定的執行方式的能耗和執行時延與單個任務基于本地執行方式的能耗和執行時延做比較，根據比較結果計算對應的能耗?執行時延比；S4：根據能耗?執行時延比選擇單個任務在MEC環境下最優的執行方式；S5：循環執行S2～S4，直至得到所有任務在MEC環境下最優的執行方式。本發明通過確定出每種任務的執行方式，并增加協作通信與協作計算，為設備提供多種可選擇執行方式，有效降低了傳輸時延，降低設備能耗。

技術領域

本發明涉及移動邊緣計算技術領域，特別涉及一種D2D上的任務卸載方法。

背景技術

隨著互聯網的飛速發展，無線通信設備(智能手機，可穿戴設備以及車聯網等)的廣泛應用，用戶對網絡數據傳輸速度以及網絡延遲的要求越來越高，隨著移動設備應用的增多，移動設備需要進行密集而大規模的運算，而設備本身計算能力有限，因此需要將設備上大型任務進行遷移，移動邊緣計算的出現，能夠有效擴展移動設備的計算能力，無線設備可以將部分或全部密集型計算任務和等待時延敏感的任務卸載到邊緣服務器去執行。

移動設備任務的卸載與數據傳輸對網絡要求較高，第5代移動通信技術(5th-Generation，5G)的應用，有效解決了用戶當前對網絡的需求。5G網絡具有高速率、大容量、低時延以及高帶寬等特點，其可擴展性能夠滿足極端多變網絡需求，能夠為用戶提供更高的峰值速率以及更低的成本和更高的能效。5G網絡能夠讓整個網絡保持始終如一的高速速率，而5G技術下的設備也不再僅僅是終端，它將成為包括多跳通信在內的5G無線技術網絡的重要組成部分。

5G網絡集合了計算和通信技術，MEC(Mobile Edge Computing，移動邊緣計算)將無線網絡和互聯網技術融合在一起，并在無線網絡增加計算、存儲、處理等功能，可以利用無線接入網絡就近為用戶提供所需服務和云端計算功能，將計算內容與計算能力下沉，提供智能化的流量調度，其也因此成為5G網絡的核心技術之一，移動邊緣計算也正式納入5G的標準架構中。

D2D通信(device-to-device communication，設備到設備通信)是一種基于蜂窩系統的近距離數據直接傳輸技術，其不需要通過基站進行轉發，能夠有效減輕基站的負擔，降低數據傳輸時延，提升頻譜利用效率。在5G網絡環境下應用D2D通信技術，能夠有效減輕蜂窩網絡以及移動設備的負擔、增加數據傳輸速率、提升網絡的穩定性，降低移動終端的電池能耗。

在D2D環境下，通過將計算密集型任務卸載到附近設備或邊緣服務器，移動設備可以節約能源和加速計算過程。任務卸載工作的主要目標是最小化執行時延或執行能耗，在滿足延遲限制的同時，最小化移動設備的能量消耗或者在能量消耗和執行延遲之間尋找適當的折衷。

針對移動邊緣計算中任務卸載問題，眾多文獻對移動設備電壓及頻率進行動態調整，以此實現時延最小化，或者對移動設備上任務優先級進行排序，控制能耗和執行時延。移動邊緣計算中，設備間協作通信與協作計算，能夠有效降低移動設備的能耗與時延，其也因此成為移動邊緣計算中的研究熱點，當前對移動邊緣計算的研究中，眾多文獻對協作通信中，數據的傳輸，大多采用解碼轉發的方式進行數據傳輸，但在D2D模式中，隨著設備間距離的增加，采用解碼轉發方式進行數據傳輸，能耗與時延都會急速增加。其次，還存在以下缺點：頻繁調整設備電壓及CPU頻率，在D2D模式下，會降低設備使用壽命，增加額外能量消耗；未能考慮設備間協作計算與協作傳輸，設備在卸載任務到邊緣服務器時，數據傳輸速率較低，增加了設備的傳輸時延與能量消耗。

發明內容