[發明專利]一種基于多載波的中繼協作移動邊緣計算方法

有效

• 申請號: 202010625030.7
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111884696B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 黃高飛;胡疊麗;唐冬;趙賽;劉貴云;鄭暉
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04B7/155
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

1.一種基于多載波的中繼協作移動邊緣計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、中央控制器收集所有子載波信道狀態信息、用戶端任務信息以及用戶端、中繼和AP處的MEC服務器的計算資源信息；

S2、中央控制器基于收集的子載波信道狀態信息、用戶端任務信息以及用戶端、中繼和AP處的MEC服務器的計算資源信息，以最小化用戶端及中繼的計算能耗和卸載能耗為目標，并結合多載波技術和無速率編碼技術進行任務卸載的多載波中繼協作移動邊緣計算系統優化問題，確定初始資源分配策略，所述初始資源分配策略包括子載波分配方案、用戶端和中繼以及MEC服務器的計算任務分配方案、各個子載波的功率分配方案、任務卸載時間和計算時間分配方案；

S3、中央控制器根據由多載波中繼協作移動邊緣計算系統優化問題轉換得到的連續凸逼近優化問題和初始資源分配策略，通過迭代優化算法，確定優化的子載波分配方案；

S4、中央控制器根據中繼協作移動邊緣計算系統優化問題和優化的子載波分配方案，確定其余資源的優化方案，從而得到中繼協作移動邊緣計算系統的優化資源分配結果，所述其余資源的優化方案包括優化的用戶端和中繼以及MEC服務器的計算任務分配方案、優化的各個子載波的功率分配方案、優化的任務卸載時間和計算時間分配方案；

S5、中央控制器將優化資源分配結果傳輸至用戶端、中繼和AP，使用戶端、中繼和MEC服務器根據優化的資源分配結果進行任務卸載和聯合計算，在確定中繼和MEC服務器處的計算任務完成后，中繼和AP把計算結果反饋至用戶端；

其中，結合多載波技術和無速率編碼技術進行任務卸載的多載波中繼協作移動邊緣計算系統優化的方式為：用戶端、中繼和AP處的MEC服務器這三個節點通過多載波信道發送和接收信號，用戶端的計算任務在時間幀內完成，一個時間幀被劃分為3個時隙；第一時隙的子載波集合分成兩個子集合和第二時隙的子載波集合分成兩個子集合和即且且其中，表示第一時隙用戶端卸載任務數據至AP所用的子載波集合，表示第一時隙用戶端卸載任務數據至中繼協作計算所用的子載波集合，表示第二時隙用戶端卸載任務數據至AP所用的子載波集合，表示第二時隙中繼卸載任務數據至AP所用的子載波集合；在子載波集合上，用戶端以無速率編碼方式發送卸載至AP的任務數據；在子載波集合上，用戶端發送由中繼協作計算的任務數據，中繼在子載波集合上解碼接收到的數據；AP在子載波集合上解碼接收的數據；在第二個時隙，用戶端在子載波集合繼續卸載任務數據至AP，中繼則在子載波集合上轉發第一個時隙接收到的數據至AP，同時中繼開始執行在子載波集合接收到的計算任務；AP接收前兩個時隙來自用戶端和中繼的數據并進行解碼之后，MEC服務器在第三個時隙中計算解碼的數據。

2.根據權利要求1所述的一種基于多載波的中繼協作移動邊緣計算方法，其特征在于，所述步驟S1中的用戶端、中繼和AP位于移動邊緣計算系統場景中，所述移動邊緣計算系統各節點使用OFDM方式發送和接收數據，用戶端能夠在并行多載波上同時將任務卸載至中繼和AP，所述中央控制器收集的信息包括：所有子載波的信道增益、用戶端和中繼CPU有效電容系數、用戶端及中繼和MEC服務器執行1比特計算任務所需的CPU周期數以及最大CPU頻率、用戶端總任務大小和任務完成時間。

3.根據權利要求2所述的一種基于多載波的中繼協作移動邊緣計算方法，其特征在于，所述步驟S2中的多載波中繼協作移動邊緣計算系統優化問題，以最小化用戶端和中繼的計算能耗和卸載能耗為優化目標，且約束任務的執行時延不能超過所述任務完成時間，約束用戶端、中繼和MEC服務器計算的任務數據量之和等于用戶端任務數據量，約束中繼和MEC服務器計算的任務數據量不能超過用戶能卸載至中繼和AP的數據量，約束用戶和中繼的發射功率不能超過用戶和中繼的最大發射功率，約束子載波的分配以及子載波分配指示符的取值范圍，子載波分配指示符為0或1的離散值，初始資源分配策略由多載波中繼協作移動邊緣計算系統優化問題的子載波分配指示符連續化后的優化問題確定。