[發(fā)明專利]一種基于多載波的中繼協(xié)作移動(dòng)邊緣計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010625030.7
• 申請(qǐng)日: 2020-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN111884696B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃高飛;胡疊麗;唐冬;趙賽;劉貴云;鄭暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L5/00
• 分類號(hào): H04L5/00;H04B7/155
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開了一種基于多載波的中繼協(xié)作移動(dòng)邊緣計(jì)算方法，包括以下步驟：S1、中央控制器收集所有子載波信道狀態(tài)信息、用戶端任務(wù)信息以及用戶端、中繼和AP處的MEC服務(wù)器的計(jì)算資源信息；S2、中央控制器基于步驟S1的內(nèi)容，確定初始資源分配策略；S3、中央控制器根據(jù)連續(xù)凸逼近優(yōu)化問題和初始資源分配策略，確定優(yōu)化的子載波分配方案；S4、中央控制器根據(jù)優(yōu)化問題和優(yōu)化的子載波分配方案，確定其余資源的優(yōu)化方案；S5、中央控制器將優(yōu)化資源分配結(jié)果傳輸至用戶端、中繼和AP，在確定中繼和AP完成任務(wù)計(jì)算后，中繼和AP把計(jì)算結(jié)果反饋至用戶端。本發(fā)明節(jié)省提出任務(wù)計(jì)算要求的無線節(jié)點(diǎn)和協(xié)作中繼節(jié)點(diǎn)的任務(wù)卸載和計(jì)算總能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于多載波的中繼協(xié)作移動(dòng)邊緣計(jì)算方法。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量的增加，移動(dòng)數(shù)據(jù)則以爆發(fā)式的方式增長。移動(dòng)云計(jì)算(MCC)通常用來解決因大量移動(dòng)數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的計(jì)算能力不足和存儲(chǔ)不便等問題。但是由于數(shù)據(jù)需要全部上傳到遠(yuǎn)程云中心，不僅傳輸時(shí)延無法滿足要求，網(wǎng)絡(luò)也容易中斷。因此，移動(dòng)云計(jì)算無法達(dá)到毫秒級(jí)時(shí)延要求的應(yīng)用場景，例如智能駕駛、視頻加速和遠(yuǎn)程醫(yī)療等應(yīng)用場景，從而加速了由云計(jì)算向移動(dòng)邊緣計(jì)算(MEC)的轉(zhuǎn)變過程。移動(dòng)邊緣計(jì)算在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊緣和小型蜂窩基站(BS)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)環(huán)境、存儲(chǔ)資源和計(jì)算功能，通過臨近訪問的方式來減少網(wǎng)絡(luò)操作和端到端(E2E)時(shí)延。

移動(dòng)邊緣計(jì)算面臨著計(jì)算資源和通信資源的分配、卸載任務(wù)的分配等問題。為了擴(kuò)展無線通信覆蓋范圍，提高M(jìn)EC系統(tǒng)的性能，提出了中繼協(xié)作的方法，即利用附近輔助節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和通信資源，幫助移動(dòng)終端完成任務(wù)卸載以及計(jì)算。文獻(xiàn)1[X.Cao,F.Wang,J.Xu,R.Zhang and S.Cui,“Joint computation and communication cooperation forenergy-efficient mobile edge computing,”IEEE Internet Things J.,vol.6,no.3,pp.4188-4200,Jun.2019.]提出了一種基于中繼的移動(dòng)邊緣計(jì)算架構(gòu)，即同時(shí)利用附近空閑設(shè)備的計(jì)算和通信資源來執(zhí)行用戶端的任務(wù)，在滿足時(shí)延約束的前提下將能耗降至最低。協(xié)作中繼可以低成本地?cái)U(kuò)展無線通信覆蓋范圍，是當(dāng)代和新一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。但該架構(gòu)的協(xié)議是基于時(shí)分多址(TDMA)，并沒有克服無線傳輸環(huán)境中頻率選擇性衰落、頻譜利用率不高等問題。

基于TDMA的移動(dòng)邊緣計(jì)算架構(gòu)的問題，正交頻分多址(OFDMA)能夠很好的解決。OFDMA是將正交且互不重疊的子載波集合分配給需要的用戶端以實(shí)現(xiàn)多用戶端分集增益，是5G中實(shí)現(xiàn)寬帶高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊豁?xiàng)核心技術(shù)。文獻(xiàn)2[M.Li,S.Yang,Z.Zhang,J.Ren,and G.Yu,“Joint subcarrier and power allocation for OFDMA based mobile edgecomputing system,”in Proc.IEEE Int.Symp.Pers.,Indoor Mobile Radio Commun.,2017,pp.1–6.]研究了基于OFDMA的移動(dòng)邊緣計(jì)算卸載(MECO)問題，為了最小化用戶端的時(shí)延，聯(lián)合優(yōu)化了子載波和功率分配。因此，如果把OFDMA和MEC結(jié)合起來，可以解決頻率選擇衰落問題，以實(shí)現(xiàn)具有高數(shù)據(jù)傳輸速率的無線寬帶通信，有望獲得良好性能的MEC系統(tǒng)。雖然已有工作分別研究了結(jié)合OFDMA和協(xié)作中繼的MEC系統(tǒng)，但如何在協(xié)作多載波中繼網(wǎng)絡(luò)中部署MEC，目前尚未有相關(guān)研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了在一定程度上解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于：提供了一種基于多載波的中繼協(xié)作移動(dòng)邊緣計(jì)算方法，使用戶端能基于協(xié)作卸載與計(jì)算協(xié)議同時(shí)在并行多載波上將任務(wù)卸載至中繼和AP，以進(jìn)行協(xié)作計(jì)算，并利用無速率編碼技術(shù)提高任務(wù)卸載的效率。通過為用戶端和中繼分配合適的子載波集合用于任務(wù)卸載，以增強(qiáng)移動(dòng)邊緣計(jì)算方案的性能。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于多載波的中繼協(xié)作移動(dòng)邊緣計(jì)算方法，包括以下步驟：