[發明專利]一種提高移動邊緣計算蜂窩網絡能耗效率的資源分配方法

有效

• 申請號: 202011229372.3
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112423394B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 黃霖宇
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08;H04W72/12;H04B17/318;H04B17/336;H04B17/382
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

1.一種提高移動邊緣計算蜂窩網絡能耗效率的資源分配方法，其特征在于：基于用戶的歷史數據信息，對用戶未來T個時隙內的位置進行預測，并計算用戶在未來T個時隙內與基站的距離；基于所預測的距離對用戶未來的通信信道質量以及成功傳輸數據給基站所需要的傳輸功率進行分析計算；將資源分配問題建模為混合整數規劃問題進行求解，得到傳輸時隙和發射功率分配的最優方法；

在一個時分多址數字蜂窩小區中，基站BS位于小區中，所述基站配置了移動邊緣計算MEC服務器，采用了頻率復用技術，每個傳輸時隙的時間固定為δ秒，有K個移動用戶在該蜂窩小區內部以不同的速度移動，標記為U_k，k∈[1,K]，所有移動用戶終端通過終端設備自帶的定位系統獲取當前經度、緯度、移動速度和移動方向數據，并將以上數據通過上行數據通道上傳到關聯基站；基于每位移動用戶上傳的經度、緯度、移動速度和移動方向的歷史數據，基站預測蜂窩內每個移動用戶U_k在接下來T個時隙的地理位置；

移動用戶U_k需要處理的任務定義為其中N_k表示該任務需要處理的數據量為N_k個數據包，C_k表示處理該任務所需要的CPU周期數量，D_k表示該用戶需要在D_k秒內完成該任務處理；

基站BS決定在未來的T個時隙內，每位移動用戶是否需要卸載自己的任務到MEC；針對需要卸載任務的移動用戶，基站決定每位用戶的數據傳輸時隙以及每個時隙的發射功率；

具體步驟為：

步驟1，基于用戶歷史運動數據，預測用戶未來位置坐標；

步驟2，計算每個用戶與基站的預測距離；

步驟3，計算每個用戶相對基站的預測路徑損耗；

步驟4，計算各用戶發送數據給基站所需理論最小功率；

步驟5，解算優化問題確定卸載策略、時隙及發射功率分配策略；

步驟6，用戶按解算結果進行任務上傳處理或本地處理；

步驟5具體為：定義變量o_k來表示用戶U_k是否將任務J_k卸載到MEC進行處理，其中k∈[1,K]；如果是，則o_k＝1；否則o_k＝0；

定義變量x_kt來表征第t個時隙是否分配給用戶U_k向基站BS發送數據，其中k∈[1,K]，t∈[1,T]；如果是，則x_kt＝1，否則x_kt＝0；

構建如下優化問題：

s.t.x_ktλ_kt-w_kt≤λ_kt(1-o_k),t∈[1,T],k∈[1,K],

w_kt≥0,t∈[1,T],k∈[1,K],

w_kt≤P_max,t∈[1,T],k∈[1,K],

v_k≥tx_kt,t∈[1,T],k∈[1,K],

x_kt∈{0,1},t∈[1,T],k∈[1,K],

o_k∈{0,1},k∈[1,K],

其中，w_kt和v_k為求解過程中所使用的中間變量；ξ和γ為與CPU能耗相關的常量參數，移動用戶U_k本地設備CPU處理能力為周期/秒；基站配置的MEC服務器處理能力為f_e周期/秒，每個移動用戶的最大發送功率為P_max瓦；

使用標準割平面法對步驟中問題進行求解，可得出x_kt和o_k，其中k∈[1,K]，t∈[1,T]。