[發(fā)明專(zhuān)利]一種融合無(wú)線(xiàn)攜能通信的可充電霧計(jì)算遷移方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110593699.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113326127B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳思光;葛欣煒;王倩;陳康宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F9/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F9/50;G16Y10/75;G16Y20/30;H04W84/18
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 張玉紅

本發(fā)明涉及一種融合無(wú)線(xiàn)攜能通信的可充電霧計(jì)算遷移方法，針對(duì)當(dāng)前融合SWIPT的FC遷移的大部分相關(guān)研究?jī)H考慮單用戶(hù)的情形，并在信號(hào)接收結(jié)構(gòu)上也主要采用TS結(jié)構(gòu)的局限，融合無(wú)線(xiàn)攜能通信提出了一個(gè)可充電霧計(jì)算遷移方法，并且構(gòu)建了一個(gè)多用戶(hù)場(chǎng)景下最小化所有任務(wù)完成總能耗的優(yōu)化問(wèn)題，充分考慮了任務(wù)遷移比、傳輸時(shí)間和功率分割比的聯(lián)合優(yōu)化。基于上述非凸優(yōu)化問(wèn)題，本發(fā)明提出一個(gè)基于凸差規(guī)劃與加速梯度的交替優(yōu)化算法，同時(shí)結(jié)合加速梯度下降方法，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)遷移比、傳輸時(shí)間和功率分割比等最優(yōu)解的快速求解。本發(fā)明所提算法具有能耗低，收斂速度快等特點(diǎn)，且本遷移方法融合了SWIPT技術(shù)，進(jìn)一步降低了智能設(shè)備的能耗，延長(zhǎng)其生命周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種融合無(wú)線(xiàn)攜能通信的可充電霧計(jì)算遷移方法。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)和無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless SensorNetwork,WSN)的飛速發(fā)展，各種智能設(shè)備通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式與因特網(wǎng)相連接，為大量的計(jì)算密集型和時(shí)延敏感型的智能移動(dòng)應(yīng)用程序提供額外的計(jì)算資源。但是小型設(shè)備由于自身的計(jì)算能力和存儲(chǔ)電量的能力有限，為了更好地支持計(jì)算密集型和延遲敏感型應(yīng)用，并且提高這些應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量，霧計(jì)算(Fog Computing，F(xiàn)C)的概念進(jìn)而被提出。霧節(jié)點(diǎn)除了可以提高智能設(shè)備的任務(wù)處理效率，還可以大大降低這些智能移動(dòng)設(shè)備的能耗。但是大多數(shù)智能設(shè)備都是由電池供電，而且電池存儲(chǔ)的電量有限，所以能量采集(Energy Harvesting，EH)技術(shù)作為一種可行且環(huán)保的方法被提出。傳統(tǒng)的EH技術(shù)可為高能耗智能移動(dòng)設(shè)備提供更多能量，但其可用性受限于智能移動(dòng)設(shè)備周?chē)臏囟取r(shí)間、地理位置以及一些其他條件。而WPT技術(shù)也存在一系列問(wèn)題，比如在遠(yuǎn)場(chǎng)通信情況下，由于電磁波的傳輸存在衰減，能量的傳輸也隨之衰減。因此，一種稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)攜能通信(Simultaneous Wireless Informationand Power Transfer，SWIPT)的新技術(shù)被提出。在SWIPT技術(shù)中，傳感器不僅可以將接受的射頻信號(hào)一部分用于能量采集，有也可以同時(shí)將其中的一部分用于信息解碼。

目前對(duì)于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中智能設(shè)備能耗的研究主要為以下幾個(gè)方面：

第一類(lèi)是僅面向FC網(wǎng)絡(luò)的研究。目前針對(duì)FC的一系列研究方案有效地降低了整個(gè)霧網(wǎng)絡(luò)的能耗并減少了任務(wù)處理的時(shí)延。

第二類(lèi)是僅針對(duì)SWIPT技術(shù)的研究。為了實(shí)現(xiàn)SWIPT，有關(guān)學(xué)者做了大量的研究，提出了兩種信號(hào)接收結(jié)構(gòu)，即時(shí)間切換(Time Switching，TS)和功率分割(Power Splitting，PS)。還有學(xué)者對(duì)最優(yōu)資源分配問(wèn)題做了相應(yīng)研究。此外，還有一部分研究方案基于現(xiàn)實(shí)情況，考慮了一些特殊場(chǎng)景的需要。

第三類(lèi)是在計(jì)算遷移的過(guò)程中使用SWIPT技術(shù)來(lái)降低智能設(shè)備的能耗。雖然計(jì)算遷移可以有效降低FC網(wǎng)絡(luò)中智能設(shè)備的能量消耗，但是智能設(shè)備本身電池容量有限，需要有源電源對(duì)其進(jìn)行充電，這將帶來(lái)額外的能量消耗。因此計(jì)算遷移的同時(shí)，融合SWIPT使智能設(shè)備從射頻信號(hào)中采集能量，可以進(jìn)一步降低智能設(shè)備的能量消耗甚至徹底擺脫電量束縛。

經(jīng)過(guò)分析得出現(xiàn)有針對(duì)融合SWIPT的FC遷移研究并不完善，大部分相關(guān)的研究?jī)H考慮了單用戶(hù)的情形，并在信號(hào)接收結(jié)構(gòu)上也主要采用TS結(jié)構(gòu)。然而，與TS信號(hào)接收結(jié)構(gòu)相比，PS信號(hào)接收結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)傳輸速率與采集能量之間能獲得更好的權(quán)衡。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)當(dāng)前融合SWIPT的FC遷移的大部分相關(guān)研究?jī)H考慮單用戶(hù)的情形，并在信號(hào)接收結(jié)構(gòu)上也主要采用TS結(jié)構(gòu)的局限，本發(fā)明提供了一種融合無(wú)線(xiàn)攜能通信的可充電霧計(jì)算遷移方法，通過(guò)能量采集降低智能設(shè)備的能耗，并進(jìn)一步延長(zhǎng)其生命周期。

本發(fā)明所述的一種融合無(wú)線(xiàn)攜能通信的可充電霧計(jì)算遷移方法，其步驟為：