[發(fā)明專(zhuān)利]地面機(jī)動(dòng)站多跳任務(wù)計(jì)算卸載處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010250853.6
• 申請(qǐng)日: 2020-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111615121B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉田;范文浩;孫杰;騰德勝;吳帆;劉元安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W24/02
• 分類(lèi)號(hào): H04W24/02;H04W24/06;H04B7/185
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 黎飛

1.一種地面機(jī)動(dòng)站多跳任務(wù)計(jì)算卸載處理方法，其特征在于，包括如下步驟：構(gòu)建帶權(quán)有向圖模型：在無(wú)線通信傳輸數(shù)據(jù)的地面機(jī)動(dòng)站中，將任務(wù)卸載到相鄰地面機(jī)動(dòng)站，任務(wù)經(jīng)過(guò)相鄰地面機(jī)動(dòng)站轉(zhuǎn)發(fā)，卸載到遠(yuǎn)端地面機(jī)動(dòng)站；引入地面機(jī)動(dòng)站管理器(SCM)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，將地面機(jī)動(dòng)站表示為有向圖中的節(jié)點(diǎn)，地面機(jī)動(dòng)站間的通信關(guān)系表示為有向邊，整合地面機(jī)動(dòng)站的可用資源和地面機(jī)動(dòng)站間的通信干擾和通信速率影響，構(gòu)建帶權(quán)有向圖模型；計(jì)算通信干擾和通信速率影響：分別計(jì)算地面機(jī)動(dòng)站間通信速率影響和通信干擾影響，整合地面機(jī)動(dòng)站通信速率和通信干擾影響為有向邊權(quán)值；

定義為節(jié)點(diǎn)i到相鄰節(jié)點(diǎn)方向通信干擾影響總和，當(dāng)節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j存在通信關(guān)系時(shí)，地面機(jī)動(dòng)站管理器將節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j方向通信受到的干擾因子定義為節(jié)點(diǎn)j受到的通信干擾因子與節(jié)點(diǎn)i到相鄰節(jié)點(diǎn)通信干擾因子總和的比值，根據(jù)節(jié)點(diǎn)j的相鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)目q_j，計(jì)算節(jié)點(diǎn)j受到的通信干擾因子則計(jì)算可得節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j方向通信受到的干擾影響公式其中，k表示節(jié)點(diǎn)i存在通信關(guān)系的相鄰節(jié)點(diǎn)，c是通信干擾影響符號(hào)；

地面機(jī)動(dòng)站管理器定義節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j方向通信速率相對(duì)全網(wǎng)通信速率總和的比重為表示節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j通信速率影響，并計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點(diǎn)g和節(jié)點(diǎn)h間通信速率和得到通信速率影響式中，v是通信速率影響符號(hào)，l表示有向圖中的有向邊，v_i→j表示節(jié)點(diǎn)i到j(luò)的通信速率，g，h表示有向圖中存在通信關(guān)系的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)；

計(jì)算節(jié)點(diǎn)權(quán)重值：利用地面機(jī)動(dòng)站管理器中的迭代算法，通過(guò)決策引擎計(jì)算反映地面機(jī)動(dòng)站綜合性能的節(jié)點(diǎn)權(quán)重值，根據(jù)相鄰迭代計(jì)算結(jié)果判斷節(jié)點(diǎn)權(quán)重值是否收斂，是則去計(jì)算節(jié)點(diǎn)間通信概率，否則返回節(jié)點(diǎn)權(quán)重值計(jì)算過(guò)程，具體過(guò)程如下：

地面機(jī)動(dòng)站管理器設(shè)節(jié)點(diǎn)i與周?chē)南噜徆?jié)點(diǎn)存在通信關(guān)系，N表示節(jié)點(diǎn)數(shù)目，節(jié)點(diǎn)j表示這些相鄰節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，d表示阻尼因子設(shè)為0.85，l_i→j∈L表示為節(jié)點(diǎn)i到相鄰節(jié)點(diǎn)的有向邊集合，w_i→j表示節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j有向邊權(quán)重值，r_j表示節(jié)點(diǎn)j可用資源的權(quán)重值，計(jì)算邊權(quán)影響下的節(jié)點(diǎn)權(quán)重值，將鄰節(jié)點(diǎn)的權(quán)重值按照邊權(quán)值分配，累加，利用有向圖中的迭代算法，迭代計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的新節(jié)點(diǎn)權(quán)重，得到節(jié)點(diǎn)i的新權(quán)重值為如果節(jié)點(diǎn)權(quán)重值收斂，則進(jìn)行下一步，計(jì)算節(jié)點(diǎn)間通信概率，否則返回計(jì)算節(jié)點(diǎn)權(quán)重；

獲取計(jì)算卸載策略：根據(jù)地面機(jī)動(dòng)站的綜合性能，獲取任務(wù)單跳計(jì)算卸載策略和多跳計(jì)算卸載策略，通過(guò)單跳方式和多跳方式進(jìn)行任務(wù)計(jì)算卸載；接著判斷相鄰地面機(jī)動(dòng)站是否是相鄰節(jié)點(diǎn)，是則進(jìn)行一跳計(jì)算卸載概率計(jì)算，否則進(jìn)行多跳計(jì)算卸載概率計(jì)算，再判斷計(jì)算卸載概率是否收斂，是則進(jìn)行增益計(jì)算，結(jié)束程序，否則返回判斷相鄰地面機(jī)動(dòng)站是否是相鄰節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)卸載概率計(jì)算，直到計(jì)算卸載概率收斂；最后計(jì)算增益，獲得任務(wù)計(jì)算卸載產(chǎn)生的能耗增益和時(shí)延增益加權(quán)和；

具體如下：

當(dāng)?shù)孛鏅C(jī)動(dòng)站管理器計(jì)算得到有向圖中節(jié)點(diǎn)權(quán)重后，接著可以去計(jì)算任務(wù)卸載概率，首先判斷是否是相鄰節(jié)點(diǎn)，是則在一跳節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行一跳任務(wù)卸載，計(jì)算出一跳節(jié)點(diǎn)范圍的卸載概率，節(jié)點(diǎn)將任務(wù)卸載到周?chē)哂型ㄐ抨P(guān)系的相鄰節(jié)點(diǎn)，否則，在多跳節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)進(jìn)行多跳的任務(wù)卸載，計(jì)算出多跳節(jié)點(diǎn)范圍的卸載概率，節(jié)點(diǎn)將任務(wù)發(fā)送到相鄰節(jié)點(diǎn)，相鄰節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)卸載任務(wù)到遠(yuǎn)端目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，然后再判斷計(jì)算卸載概率是否收斂，是則進(jìn)行下一步增益計(jì)算，否則返回進(jìn)行對(duì)應(yīng)計(jì)算卸載概率計(jì)算過(guò)程，直到計(jì)算卸載概率收斂；

地面機(jī)動(dòng)站管理器將通信概率定義為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)向相鄰節(jié)點(diǎn)傳輸任務(wù)數(shù)據(jù)的概率，基于節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j方向分配的節(jié)點(diǎn)權(quán)重在節(jié)點(diǎn)i與相鄰節(jié)點(diǎn)方向分配的節(jié)點(diǎn)權(quán)重和中所占的比例，計(jì)算節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的通信概率式中，表示節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j方向，節(jié)點(diǎn)j分配的權(quán)重值，s表示節(jié)點(diǎn)i建立通信關(guān)系任一相鄰節(jié)點(diǎn)，含義為節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j方向節(jié)點(diǎn)j分配權(quán)重值在節(jié)點(diǎn)i到相鄰節(jié)點(diǎn)方向分配權(quán)重值總和中所占的比重；節(jié)點(diǎn)i任務(wù)卸載到節(jié)點(diǎn)j，對(duì)節(jié)點(diǎn)j能量影響為式中，e_j表示節(jié)點(diǎn)j可用能量，表示任務(wù)卸載到節(jié)點(diǎn)j計(jì)算能耗；節(jié)點(diǎn)i任務(wù)卸載到節(jié)點(diǎn)j對(duì)時(shí)延的影響為式中，表示節(jié)點(diǎn)i任務(wù)計(jì)算所需的cpu計(jì)算周期；c_i表示節(jié)點(diǎn)i的計(jì)算能力；t_i→j表示節(jié)點(diǎn)i的任務(wù)卸載到節(jié)點(diǎn)j，產(chǎn)生的時(shí)延增益；

在計(jì)算單跳任務(wù)卸載概率中，地面機(jī)動(dòng)站管理器通過(guò)計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)i到一跳范圍節(jié)點(diǎn)j的任務(wù)卸載概率，計(jì)算多跳任務(wù)卸載概率時(shí)，節(jié)點(diǎn)i卸載任務(wù)到節(jié)點(diǎn)j，然后節(jié)點(diǎn)j轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)到非相鄰節(jié)點(diǎn)k，計(jì)算節(jié)點(diǎn)任務(wù)多跳卸載概率然后根據(jù)節(jié)點(diǎn)i到所有節(jié)點(diǎn)的任務(wù)卸載概率和∑_(i,t)∈Np_i→t，對(duì)上述計(jì)算值進(jìn)行歸一化操作，得到節(jié)點(diǎn)i歸一化的單跳卸載概率和多跳卸載概率值式中，d表示阻尼因子，N表示網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目表示節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j方向通信概率，e_i→j表示節(jié)點(diǎn)i任務(wù)卸載到節(jié)點(diǎn)j的能量影響；t_i→j表示時(shí)延影響，t_i→k表示節(jié)點(diǎn)i任務(wù)卸載到節(jié)點(diǎn)k的時(shí)延影響，p_j→k表示節(jié)點(diǎn)j任務(wù)卸載到節(jié)點(diǎn)k的概率，e_i→k表示節(jié)點(diǎn)i任務(wù)卸載到節(jié)點(diǎn)k的能量影響，s表示節(jié)點(diǎn)i的任意目標(biāo)卸載節(jié)點(diǎn)；

在計(jì)算增益中，地面機(jī)動(dòng)站管理器根據(jù)節(jié)點(diǎn)任務(wù)計(jì)算卸載產(chǎn)生的能耗增益和時(shí)延增益權(quán)重和，計(jì)算卸載產(chǎn)生的總體收益式中，d₁表示能耗增益的權(quán)重系數(shù)，表示本地計(jì)算能耗，表示卸載計(jì)算能耗，它包括任務(wù)卸載過(guò)程中的傳輸能耗和計(jì)算能耗，表示本地計(jì)算時(shí)延，表示任務(wù)卸載時(shí)延，它定義為任務(wù)卸載過(guò)程中的傳輸時(shí)延和計(jì)算時(shí)延總和。