[發明專利]一種基站關聯和模塊休眠的優化方法

有效

• 申請號: 202011141390.6
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112153728B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 蒲凌君;徐敬東;張建忠;云瑞琳
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種基站關聯和模塊休眠的優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)任務卸載通信過程：

a)由車輛發起任務卸載請求，通過上行共享信道將車輛信息和上行控制信息發送給基站；

b)基站接收到車輛的任務卸載請求和車輛信息、上行控制信息后，將車輛信息、上行控制信息和基站本身的信息通過前端鏈路發送給部署在邊緣服務器中的集中控制器；

c)集中控制器基于當前的全局信息執行單基站關聯和模塊休眠算法，得到基站上行鏈路功能模塊休眠決策和基站與車輛關聯的決策；基站模塊是否開啟，用0-1變量y表示，和車輛與基站的關聯，用0-1變量x1表示，上行鏈路的單基站關聯和模塊休眠算法求解方法如下：

(1)算法1：假設基站功能模塊休眠狀態已知，即變量y值已確定，則目標函數轉換為整數線性問題，求解變量x1的值；

(2)算法2：基于算法1，設計一個貪心算法對變量x1和y進行求解：

A)初始所有基站模塊都處于休眠狀態，用集合S表示，則集合S包含所有基站；

B)存在基站模塊活躍集合A，則集合A為空集；

C)根據單獨開啟集合S中每個基站模塊，基于算法1求得x1值，由此可得到目標函數值，形成序列L1；選擇對應最大值的基站j，將其與活躍集合A中的元素組成臨時集合B，分別計算集合A和集合B的目標函數值a和b，如果ab，則將基站j加入集合A中并重復步驟b)c)，否則終止求解；

D)以上步驟決策得到活躍基站集合A，根據算法1可得到車輛與基站關聯方案，即最終求解得到變量x1和y的值；

d)集中控制器將決策下發給基站，基站對上行鏈路功能模塊執行啟動或休眠操作，完成與車輛的關聯并分配傳輸功率；

e)車輛將計算任務通過關聯基站上行鏈路卸載到邊緣服務器上，邊緣服務器分配計算資源并執行計算任務，等運行結束即將計算結果通過基站下發給車輛；

(2)發送計算結果通信過程：

a)集中控制器基于當前的全局信息執行多基站關聯和模塊休眠算法，得到基站下行鏈路功能模塊休眠決策和基站與車輛關聯的決策；基站模塊是否開啟，用0-1變量y表示，和基站給車輛分配傳輸功率的多少，用實數變量x2表示，下行鏈路的多基站關聯和模塊休眠算法求解過程如下：

(1)算法1：假設基站功能模塊休眠狀態已知，即變量y值已確定，則目標函數轉換為一個凸優化問題，求解最優解；

(2)算法2：基于算法1，設計一個貪心算法對目標函數進行求解：

A)初始所有基站模塊都處于休眠狀態，用集合S表示，則集合S包含所有基站；

B)存在基站活躍集合A，則集合A為空集；

C)根據單獨開啟集合S中每個基站模塊，基于算法1求得x2值，由此可得到目標函數值，形成序列L2；選擇對應最大值的基站j，將其與活躍集合A中的元素組成臨時集合B，分別計算集合A和集合B的目標函數值a和b，如果ab，則將基站j加入集合A中并重復步驟b)c)，否則終止求解；

D)以上步驟決策得到活躍基站集合A，根據算法1可得到車輛與基站關聯方案，即最終求解得到變量x2和y的值；

b)集中控制器將決策下發給基站，基站對下行鏈路功能模塊執行啟動或休眠操作，完成與目標車輛的關聯并分配傳輸功率；

c)邊緣服務器的計算結果通過基站的下行鏈路發送給車輛；

所述上行鏈路的單基站關聯和模塊休眠算法求解方法和下行鏈路的多基站關聯和模塊休眠算法求解方法中的目標函數為最大化所有用戶速率減去所有基站能耗，求解的變量包括基站模塊是否開啟。

2.根據權利要求1所述的一種基站關聯和模塊休眠的優化方法，其特征在于，集中控制器維護所有基站和車輛的信息，包括基站的位置、鏈路帶寬、能量供應功率、最大傳輸功率、需傳輸數據量大小、車輛的位置、車輛的速度。

3.根據權利要求1所述的一種基站關聯和模塊休眠的優化方法，其特征在于，基站和車輛配置全雙工通信技術，同時基站配置協調多點聯合傳輸技術，并且各個功能模塊可以處于活躍和休眠兩種狀態：

如果基站傳輸功能模塊決策為休眠狀態，則該模塊進入輕度休眠狀態，以節省能源；

如果基站傳輸功能模塊決策為活躍狀態，則基站開啟該模塊，根據總關聯車輛的個數，采用分時方法進行無線資源的分配。