[發明專利]一種超密集網絡中基于混合接入方式的動態邊緣計算卸載方法

在審

• 申請號: 202210299457.1
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114885422A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 鮮永菊;劉闖
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王詩思

本發明屬于移動通信技術領域，具體涉及一種超密集網絡中基于混合接入方式的動態邊緣計算卸載方法，該方法包括：構建多用戶超密集網絡；用戶設備產生計算任務，并向宏基站發送任務請求；宏基站構建任務模型，并獲取當前網絡的狀態信息；根據當前網絡的狀態信息執行不同的任務傳輸方式；將當前網絡的狀態信息輸入到訓練好的神經網絡中，得到卸載決策以及資源分配方案；宏基站將決策方案發送到各個用戶，將資源分配方案發送給微基站；用戶根據決策方案進行任務卸載，微基站根據資源分配方案進行資源分配；發明采用目標較為先進的雙延時確定性策略梯度算法來求解優化問題，提高了模型的訓練效率。

技術領域

本發明屬于移動通信技術領域，具體涉及一種超密集網絡中基于混合接入方式的動態邊緣計算卸載方法。

背景技術

隨著無線通信技術的快速發展和智能設備的廣泛普及，近年來移動應用迎來爆炸式增長，比如人臉識別，在線移動游戲，虛擬現實(Virtual Reality,VR) 和增強現實(Augmented Reality,AR)。其中大部分都是計算密集型或者延遲敏感型應用，然而移動設備(如智能手機，可穿戴設備)的計算能力和電池電量通常都是有限的。應用和資源受限設備之間的關系對提高用戶計算體驗提出了巨大的挑戰。

移動邊緣計算(Mobile Edge Computing,MEC)將計算服務器從云中心下沉到網絡邊緣，用戶設備和服務器之間的距離大大縮短，用戶可以利用計算卸載技術將任務卸載到邊緣服務器進行計算來滿足密集計算的需求。另外5G架構下的超密集網絡(Ultra-DenseNetwork,UDN)是一種多基站協作服務的異構網絡方案，通過在熱點地區部署大量微基站和宏基站來改善網絡的整體性能。非正交多址(Nonorthogonal Multiple Access,NOMA)是一種無線接入技術，它支持在付出更多能力的情況下，多個用戶共用相同信道進行信息傳輸。提高了網絡的吞吐率和網絡容量。因此，與MEC和NOMA集成的UDN被視為5G應用中的一種可靠的技術。然而，由于密集部署的微基站和MEC服務器導致多個用戶會處在多個微基站的覆蓋范圍內，并且不同的基站具有不同的計算能力，不同信道也應該進行合理分配，如何為用戶進行卸載決策以及資源分配是一項挑戰。

現有的資源分配方法包括一種學習輔助的平均場博弈方法，該方法在超密集網絡NOMA-MEC系統中，對基站群進行分簇，每一簇使用NOMA進行信息傳輸。物聯網移動邊緣計算中的動態請求調度優化，該方法將聯合請求卸載和資源調度問題建模為一個混合整數非線性規劃，并考慮用戶移動性以最小化請求的響應延遲。

上述方法中都是在動態的MEC系統中，有的還考慮到了用戶的移動性，然而這些工作場景中用戶只是在卸載期間進行簡單的位置變化，對卸載的影響只是信道狀態發生的變化，沒有考慮到用戶的移動帶來的用戶數量的變化。而在某些人流量變化較大的地區，固定的基站部署在人流量激增時無法滿足每個用戶的傳輸和計算需求。此時傳統的傳輸方式無法滿足該需求。因此，如何在超密集網絡中，人流量變化較大的地區設計卸載方案以滿足用戶的計算需求具有重要的研究價值。

發明內容

為解決以上現有技術存在的問題，本發明提出了一種超密集網絡中基于混合接入方式的動態邊緣計算卸載方法，該方法包括：

構建多用戶超密集網絡，并對網絡初始化；

用戶設備產生計算任務，并向宏基站發送任務請求；

宏基站接收當前系統中的任務請求，并根據任務請求構建任務模型；

宏基站獲取當前網絡的狀態信息，該信息包括任務模型、基站服務器的計算資源、基站信道狀態以及基站與用戶之間的信道信息；

宏基站的控制器根據當前網絡的狀態信息判斷網絡是否達到OMA傳輸方式的最大值，若達到最大值，則其他用戶采用NOMA傳輸方式進行任務傳輸，未達到最大值，則采用OMA傳輸方式傳輸任務；

基站控制器將當前網絡的狀態信息輸入到訓練好的神經網絡中，得到卸載決策以及資源分配方案；