[發明專利]一種基于MEC多服務器的車聯網資源分配方法

有效

• 申請號: 202010631050.5
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111836283B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 劉開健;劉子琪;許云飛;張海波
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W72/04;H04L67/12;H04W4/40
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明涉及車聯網系統中無線短距離通信技術領域，特別涉及一種基于MEC多服務器的車聯網資源分配方法；所述分配方法包括根據車聯網資源分配的優化目標確定考慮時延和能耗的車輛用戶任務執行的系統效益函數；通過解耦的方式簡化各個優化函數，通過多輪組合卸載調度機制和聯合資源分配策略求得車輛用戶的最優卸載策略，采用執行最優卸載策略時多MEC服務器場景下的傳輸功率、計算資源進行車聯網資源分配；本發明從任務卸載和資源分配兩個方面確定MEC多服務器場景下的車聯網資源分配，并通過多輪組合卸載調度機制和聯合資源分配策略用以解決任務卸載問題，降低了時間的復雜度，實現了平均系統收益最大化，提升了系統的整體性能。

技術領域

本發明涉及車聯網系統中無線短距離通信技術領域，特別涉及一種基于MEC多服務器的車聯網資源分配方法。

背景技術

作為物聯網中最有發展潛力的應用，車聯網已經引起了學術界和工業界的廣泛關注。車載通信不僅可以提高道路的安全性而且可以大大提高交通效率，是智能交通系統中最有潛力的發展和應用。車輛請求任務需頻繁訪問互聯網或遠端服務器，涉及大量的數據交換，車聯網鏈路中的V2I通信可為該類任務提供高質量服務。然而，隨著移動應用和物聯網的快速增長，通信技術對云基礎設施和無線接入網絡提出了更嚴苛的要求，例如，超低延遲、用戶體驗的連續性和高可靠性。這些嚴格的要求，促使受計算資源和計算能力限制的車載單元需借助周圍有線或者無線泛在網絡環境將其任務卸載到云服務器來支持大規模的服務和應用。

移動邊緣計算(MEC)的概念最早由歐洲電信標準化協會正式確認發布，其核心技術思想是通過在無線通信網絡模型的接入端部署MEC服務器，從而為移動終端用戶提供任務邊緣計算以及數據存儲等能力。其核心思想是將網絡的資源、內容和功能更貼近邊緣終端用戶，提高網絡性能與用戶體驗質量。其中，網絡資源主要包括計算資源、緩存資源和通信資源。基于MEC的無線接入網絡能夠以更低的時延，更高的系統容量進行信息傳輸，既減少了用戶無線接入網的上行傳輸時延，同時也增加了通信網絡容量。

移動設備將任務卸載到上行鏈路無線信道中的MEC服務器時，會在延遲和能量消耗方面產生額外的開銷。此外，在具有大量卸載用戶的系統中，MEC服務器上有限的計算資源會大大影響任務執行延遲。因此，執行資源分配和卸載決策是實現高效任務卸載的關鍵。之前一些研究中，對卸載決策，通信資源或計算資源進行優化，但只能部分解決這個問題。最近，有研究中考慮了任務的聯合卸載和資源分配策略。車輛的所有任務都被卸載，每個基站對車輛的信道增益進行排序，車輛選擇最大信道增益進行卸載。但是卻沒有將不同車輛的不同請求考慮在內，忽略了任務的多樣性及復雜性。又有研究中提出了一種啟發式的卸載和資源分配方法，采用半分布式的思想為車輛用戶進行聯合任務卸載和資源分配。其在一定程度上考慮了卸載決策和資源分配的合理性，但是沒有考慮任務在多MEC服務器之間的合理分配，忽略了單一MEC服務器計算資源的局限性。

目前的研究致力于計算卸載、資源分配單方面的研究，或者只考慮單一MEC服務器場景下的共同優化。導致卸載決策、資源分配不合理，系統平均效益表現較差。

發明內容

為解決以上現有技術的問題，本發明根據車聯網資源分配的優化目標確定考慮時延和能耗的車輛用戶任務執行的系統效益函數；通過提出的多輪組合卸載調度機制和聯合資源分配策略求得卸載問題的最優解，而后采用執行最優卸載策略時多MEC服務器場景下的傳輸功率、計算資源進行車聯網資源分配。

本發明的技術方案包括：

一種基于MEC多服務器的車聯網資源分配方法，所述方法包括：

根據車聯網資源分配的優化目標，將車聯網資源分配的任務完成時間和設備能耗的加權和得到系統效益函數；

將所述系統效益函數解耦為在特定任務卸載決策下的資源優化函數以及基于資源優化結果的卸載決策優化函數；

將所述特定任務卸載決策下的資源優化二次解耦為車輛的傳輸功率分配函數和MEC服務器的計算資源分配函數；