[發明專利]基于梯度估計的海洋霧節點資源管理方法

在審

• 申請號: 202011073231.7
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112188631A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 徐艷麗;唐浩
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W4/30;H04L29/08
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發明涉及一種基于梯度估計的海洋霧節點資源管理方法。實現步驟為：數據初始化；霧節點在資源分配周期獲取資源分配動作；霧節點在資源分配周期獲取資源分配動作對應的成本值和約束值；霧節點為下一個資源分配周期更新對偶變量；霧節點為下一個資源分配周期更新計算資源分配動作，根據計算資源分配動作決定在資源分配周期對收集到的數據實時分配霧節點的計算資源。本發明不需要成本函數和約束函數的顯示表達，霧節點利用先前資源分配周期的資源信息，在當前資源分配周期對收集到的數據實時分配霧節點的計算資源，數據利用分配到的計算資源進行預處理從而節省用于傳輸數據的通信資源提高海上通信效率，并滿足不同海洋應用的通信服務質量需求。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，涉及一種基于梯度估計的海洋霧節點資源管理方法。

背景技術

隨著人類海洋活動的不斷增加，部署了越來越多的水下設備，用于海洋魚類活動檢測、海洋環境檢測和海洋船舶保障等。這些設備產生了大量數據，裝備在船舶，浮標上的霧節點收集數據，處理收集到的數據并進行傳輸，基站，衛星接收來自于霧節點傳輸的數據，并將數據傳輸到數據中心和用戶，從而實現對數據的應用需求。與地面通信不同，海上通信環境惡劣，海上通信資源有限且缺乏基礎通信設施。如何高效利用有限的通信資源傳輸數據提高海上通信效率，這成為急需解決的問題。針對這一問題，現有的資源管理方法解決效果不顯著，未考慮在霧節點處對數據實時分配霧節點的計算資源，數據利用分配到的計算資源進行預處理從而節省用于傳輸數據的通信資源提高海上通信效率，也未考慮滿足不同海洋應用的服務質量需求。

發明內容

本發明提供一種基于梯度估計的海洋霧節點資源管理方法，該方法不需要成本函數和約束函數的顯示表達，霧節點利用先前資源分配周期的資源信息，在當前資源分配周期對收集到的數據實時分配霧節點的計算資源，數據利用分配到的計算資源進行預處理從而節省用于傳輸數據的通信資源提高海上通信效率，并滿足不同海洋應用的通信服務質量需求。

本發明通過以下技術方案來實現：

基于梯度估計的海洋霧節點資源管理方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、對λ₁,δ和β,α和μ進行初始化，t＝1，其中，x_t表示霧節點在第t個資源分配周期的資源分配動作，這里資源分配動作包含霧節點在資源分配周期可以給數據分配的計算資源，P_i(t)表示霧節點在第t個資源分配周期可以給第i個應用數據分配的計算資源，計算資源是虛擬化的，沒有單位，現實中可以是算力，可以是內存大小，頻率的函數，λ_t表示在第t個資源分配周期的對偶變量，β∈[0,1)是取決于δ的預選常數，δ表示大于0的預選常數，α和μ表示用于調整步長的預定義常數；

S2、霧節點基于公式在第t個資源分配周期獲取資源分配動作x_t和x_t+δu_n,t，其中，由于成本函數和約束函數在設定中是未知，則成本的梯度表示為：

則約束的梯度表示為：

Φ_βX(y)＝arg min_x∈βX||x-y||²表示為投影算子，X表示設定的可行集合，而βX表示X的一個子集，u是隨機單位向量，d表示維度，u_n,t表示獨立于單位球的表面，

從步驟S2到步驟S5循環進行，每循環一次t加1；