[發(fā)明專利]一種面向低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算系統(tǒng)及計(jì)算卸載優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110875560.1
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN113794494B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鋒;陳政霖;徐琬玥;彭凱;徐博;曾祥剛;李志康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北微源卓越科技有限公司
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185
• 代理公司: 武漢藍(lán)寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 朱才永

1.一種基于面向低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算卸載優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

分別計(jì)算本地執(zhí)行方式、通過中繼衛(wèi)星卸載到地面站邊緣服務(wù)器的執(zhí)行方式以及通過中繼衛(wèi)星卸載到衛(wèi)星端邊緣服務(wù)器的執(zhí)行方式對(duì)用戶任務(wù)進(jìn)行處理的時(shí)間消耗和能量消耗；

基于為用戶任務(wù)分配不同執(zhí)行方式的不同分配策略，統(tǒng)計(jì)每一種分配策略對(duì)應(yīng)的時(shí)間消耗和能量消耗，其中，根據(jù)分配策略，為多個(gè)用戶任務(wù)分配本地執(zhí)行方式和/或通過中繼衛(wèi)星卸載到地面站邊緣服務(wù)器的執(zhí)行方式和/或通過中繼衛(wèi)星卸載到衛(wèi)星端邊緣服務(wù)器的執(zhí)行方式；

以時(shí)間消耗和能量消耗為總消耗，以總消耗最小作為目標(biāo)函數(shù)，求解用戶任務(wù)的最優(yōu)分配策略；

其中，所述面向低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的邊緣計(jì)算系統(tǒng)包括低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面站網(wǎng)絡(luò)，所述低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和所述地面站網(wǎng)絡(luò)分別布置有衛(wèi)星端邊緣服務(wù)器和地面端邊緣服務(wù)器；所述低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的中繼衛(wèi)星接收用戶任務(wù)請(qǐng)求，并根據(jù)服務(wù)模式的不同將用戶任務(wù)分發(fā)至低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和/或地面站網(wǎng)絡(luò)，以使所述衛(wèi)星端邊緣服務(wù)器和/或所述地面端邊緣服務(wù)器對(duì)用戶任務(wù)進(jìn)行處理；所述中繼衛(wèi)星接收所述衛(wèi)星端邊緣服務(wù)器和/或所述地面端邊緣服務(wù)器返回的用戶任務(wù)處理結(jié)果，將用戶任務(wù)處理結(jié)果回傳給用戶；

所述服務(wù)模式包括中繼服務(wù)模式和計(jì)算服務(wù)模式，所述中繼服務(wù)模式為用戶任務(wù)提供本地執(zhí)行方式和通過中繼衛(wèi)星卸載到地面站邊緣服務(wù)器的執(zhí)行方式，所述計(jì)算服務(wù)模式為用戶任務(wù)提供通過中繼衛(wèi)星卸載到衛(wèi)星端邊緣服務(wù)器的執(zhí)行方式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算卸載優(yōu)化方法，其特征在于，計(jì)算本地執(zhí)行方式對(duì)用戶任務(wù)進(jìn)行處理的時(shí)間消耗和能量消耗包括：

T_LP，m＝task/f_LP；

E_LP＝task×k_m；

其中，T_LP，m表示第m個(gè)用戶任務(wù)被本地設(shè)備計(jì)算所需要的時(shí)間消耗，task為第m個(gè)用戶任務(wù)的任務(wù)量，f_LP為本地設(shè)備的計(jì)算能力；E_LP表示用戶任務(wù)在本地設(shè)備計(jì)算過程中的能量消耗，k_m為用戶本地執(zhí)行的能量消耗系數(shù)，對(duì)于確定的本地設(shè)備類型，k_m值為一個(gè)常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)算卸載優(yōu)化方法，其特征在于，計(jì)算通過中繼衛(wèi)星卸載到地面站邊緣服務(wù)器的執(zhí)行方式對(duì)用戶任務(wù)進(jìn)行處理的時(shí)間消耗和能量消耗，包括：

通過如下公式計(jì)算時(shí)間消耗：

其中，表示用戶任務(wù)上傳至中繼衛(wèi)星的時(shí)間，其通過用戶任務(wù)至中繼衛(wèi)星的傳輸速率R_SEC計(jì)算如下：

表示用戶任務(wù)由衛(wèi)星中繼至地面端邊緣服務(wù)器的時(shí)間，通過中繼衛(wèi)星至地面端邊緣服務(wù)器的傳輸速率R_MEC計(jì)算如下：

/

T_task表示用戶任務(wù)在地面端邊緣服務(wù)器的處理時(shí)間，通過地面端邊緣服務(wù)器的計(jì)算能力f_MEC計(jì)算如下：

T_task＝task/f_MEC；

T_wait表示任務(wù)上傳至地面端邊緣服務(wù)器之后的等待時(shí)間，task為用戶任務(wù)的任務(wù)量；

通過如下公式計(jì)算能量消耗：

其中,w表示用戶任務(wù)上傳過程中的上傳功率，而w_p表示用戶任務(wù)在地面站邊緣服務(wù)器上進(jìn)行處理，而本地設(shè)備待機(jī)時(shí)的待機(jī)功率。