[發(fā)明專利]一種車聯(lián)網(wǎng)中自適應(yīng)聯(lián)合計算卸載與資源分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010670745.4
• 申請日: 2020-07-13
• 公開（公告）號: CN111818168B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林峰;羅鋮文;丁鵬舉;王鵬;蔣建春
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12;H04W28/16;H04L41/14;H04B17/391;H04B17/382;H04L67/10
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種車聯(lián)網(wǎng)中自適應(yīng)聯(lián)合計算卸載與資源分配方法，屬于車聯(lián)網(wǎng)邊緣計算領(lǐng)域。所述方法包括考慮本地、MEC服務(wù)器、遠(yuǎn)端云服務(wù)器、空閑車輛多計算平臺結(jié)合下的多個車輛并發(fā)卸載情況。綜合考慮車輛任務(wù)的大小、最大容忍時延、RSU下的計算資源、網(wǎng)絡(luò)帶寬因素，將車輛的計算任務(wù)卸載到多個計算平臺；根據(jù)RSU下的任務(wù)數(shù)自動調(diào)整車輛計算任務(wù)的卸載平臺和卸載比例，在車輛獲得最優(yōu)卸載比例的同時對MEC的計算資源進(jìn)行分配；將計算卸載決策和資源分配建模為多約束優(yōu)化問題；利用壓縮粒子群優(yōu)化算法，和提出粒子矩陣編碼方式聯(lián)合優(yōu)化卸載決策和資源分配。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明能在滿足最大容忍時延的同時，最小化系統(tǒng)總成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車聯(lián)網(wǎng)計算領(lǐng)域，涉及一種車聯(lián)網(wǎng)中自適應(yīng)聯(lián)合計算卸載與資源分配方法。

背景技術(shù)

隨著C-V2X中自動駕駛汽車數(shù)量的增加，各種計算密集型和對延遲敏感的應(yīng)用興起，例如圖像輔助導(dǎo)航和增強現(xiàn)實駕駛，這些應(yīng)用需要大量的計算資源用于實時處理和分析大量傳感數(shù)據(jù)，這給計算資源有限的車輛帶來了巨大挑戰(zhàn)。

通過把計算任務(wù)卸載到其他計算節(jié)點，可以有效解決車輛計算資源有限問題。遠(yuǎn)端云服務(wù)器計算資源豐富，但是距離車輛較遠(yuǎn)，會產(chǎn)生巨大的傳輸時延和能耗。MEC服務(wù)器將計算下沉到路邊設(shè)備單元，更靠近車輛，使得時延和能耗更低，然而MEC服務(wù)器的計算資源有限，如果當(dāng)前RSU下車輛過多，也會導(dǎo)致時延增加。

現(xiàn)有研究中，多數(shù)只考慮單輛車任務(wù)卸載，很少研究多輛車計算任務(wù)的同時卸載；大部分只考慮了時延，而沒有考慮能耗。卸載決策時也基本只考慮卸載到一個平臺，而不是卸載到多個計算平臺，也沒有在卸載決策的同時進(jìn)行資源分配。事實上，大多是多輛車并發(fā)卸載，對于計算資源有限的MEC服務(wù)器是很難滿足最大容忍時延，所以需要考慮多個計算平臺的卸載，以及資源的合理分配，對于綠色車聯(lián)網(wǎng)來說考慮能耗也是十分有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種車聯(lián)網(wǎng)中自適應(yīng)聯(lián)合計算卸載與資源分配方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

在多個車輛并發(fā)卸載場景下，根據(jù)車輛的帶寬、任務(wù)的大小、最大容忍時延、車輛發(fā)射功率，構(gòu)建車輛的網(wǎng)絡(luò)模型、任務(wù)模型、計算模型包括：

(1)車輛網(wǎng)絡(luò)模型：車輛上傳鏈路的信道是瑞利信道模型，車輛v_i與BS之間的上傳/下載的數(shù)據(jù)速率為車輛v_i與空閑車輛、MEC之間上傳/下載的數(shù)據(jù)速率為

其中，h₁，h₂，B₁，B₂，分別表示車與BS，車與MEC/空閑車輛之間的信道增益，信道帶寬，發(fā)射功率；α²代表噪聲功率，λ，ω∈(0,1)為帶寬分配因子。

(2)任務(wù)模型：車輛v_i需要卸載的計算任務(wù)S_i為可分型，定義其中每輛車的計算任務(wù)都不相同，所以參數(shù)也不完全相同。這里的I_i表示S_i的工作量大小；G表示計算1bit數(shù)據(jù)所需要的CPU周期數(shù)，單位cycles/bit；f_i表示車輛的計算能力，單位cycles/s；表示S_i的最大容忍時延；MEC的計算資源為f^mec，分配給車輛v_i的計算資源為遠(yuǎn)端云服務(wù)器提供給車輛的計算資源為f^cloud，空閑車輛只提供一定的計算資源f^idle。卸載決策矩陣為：D＝[d₁,d₂,…,d_n]，其中分別表示S_i卸載到本地、MEC服務(wù)器、遠(yuǎn)端云服務(wù)器、空閑車輛的比例。