利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021110105211
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于车联网任务卸载决策的宏基站放置方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:对某个区域内总个数为Y的小型基站依次编码,建立Y*Y的编码矩阵;所述小型基站包括城市基站和路边基站,编码矩阵中第Y列为第Y个宏基站,每一行对应一个小型基站;所述宏基站为设有边缘服务器的基站;

步骤2:对Y*Y的编码矩阵中的行和列进行组合,其中第z个组合为:宏基站的个数为K个,该K个宏基站的信号覆盖范围内有若干个小型基站,且1

步骤3:建立数字孪生网络,数字孪生网络包括终端,小型基站和宏基站;所述终端包括车辆和智能终端;

步骤4:在数字孪生网络中小型基站的位置按照小型基站在现实中的位置放置,采用数字孪生网络对步骤2中的每一种组合进行仿真:针对第z个组合,时刻t时存在三种情况:情况1:车辆di在路边基站rj的信号覆盖范围内;情况2:车辆di在宏基站sk的信号覆盖范围内;

情况3:车辆di既不在rj的信号覆盖范围内也不在sk的信号覆盖范围内;针对上述三种情况,计算车辆di卸载任务的传输速率和卸载的总任务量;i=1,2,…I’,I’为数字孪生网络中所有车辆的总数,j=1,2,…,J,J为数字孪生网络中所有路边基站的总个数;k=1,2,…K;

步骤5:计算时刻t时宏基站sk处理车辆di卸载任务所消耗的能量步骤6:根据 以及时刻t时宏基站sk处理智能终端v’m卸载任务所消耗的能量建立最小目标函数;其中m=1,2,…,M,M为数字孪生网络中智能终端的总个数;

步骤7:求解步骤6中的最小目标函数,得到边缘服务器sk的最优任务卸载决策;

步骤8:基于sk的最优任务卸载决策,计算sk的总能耗Ek;建立第z个组合的最小目标函数min

步骤9:采用粒子群算法对步骤8中所有的最小目标函数进行求解,得到最优组合;从而得到步骤1的区域内应放置宏基站的个数以及宏基站覆盖范围内小型基站的个数和类型。

2.根据权利要求1所述的一种基于车联网任务卸载决策的宏基站放置方法,其特征在于,所述数字孪生网络还包括状态信息,所述状态信息包括:终端状态,基站连接状态和边缘服务器的状态;所述终端状态包括车辆的速度、位置和任务发送功率以及智能终端的速度、位置和任务发送功率;所述基站连接状态包括车辆和路边基站的连接状态,智能终端和城市基站的连接状态以及宏基站与小型基站的连接状态;所述边缘服务器的状态包括边缘服务器的CPU状态和信道带宽分配状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于车联网任务卸载决策的宏基站位置调整方法,其特征在于,所述步骤4中,针对情况1,时刻t时车辆di卸载任务的传输速率为:2

其中wij表示路边基站rj分配给车辆di的传输带宽,σ表示噪声功率,pi(t)表示车辆di在2

时刻t时的任务发送功率,I表示信号干扰,hij(t)表示路径损耗,hij(t)的表达式如下所示:其中,α表示路径损耗指数,dis(di,rj)表示车辆di与路边基站rj的距离;

时刻t时车辆di卸载的总任务量

针对情况2,时刻t时车辆di卸载任务的传输速率为:其中wik表示宏基站sk分配给车辆di的传输带宽,dis(di,sk)表示车辆di与宏基站sk的距离;

时刻t时车辆di卸载的总任务量

针对情况3,时刻t时车辆di卸载任务的传输速率为0;车辆di卸载的总任务量也为0。

4.根据权利要求3所述的一种基于车联网任务卸载决策的宏基站位置调整方法,其特征在于,所述步骤5中,针对情况1,时刻t时若rj在宏基站sk的信号覆盖范围内,则宏基站sk处理车辆di卸载任务所消耗的能量为:其中,c表示宏基站sk中的边缘服务器处理单位计算任务所需要的CPU周期数,ε表示CPU每进行一次计算的能耗; 为宏基站sk中的边缘服务器在时刻t时分配给路边基站rj的CPU资源的预测值;pjk(t)表示路边基站rj向边宏基站sk发送任务的功率, 为宏基站sk中的边缘服务器时刻t时分配给路边基站rj的CPU资源的真实值与预测值的误差;

针对情况1,时刻t时若rj不在宏基站sk的信号覆盖范围内,则宏基站sk处理车辆di卸载任务所消耗的能量为0;

针对情况2,时刻t时宏基站sk处理车辆di卸载任务所消耗的能量为:其中, 为宏基站sk中的边缘服务器在时刻t时分配车辆di的CPU资源的预测值;

为宏基站sk中的边缘服务器时刻t时分配给车辆di的CPU资源的真实值与预测值的误差;

针对情况3,时刻t时宏基站sk处理车辆di卸载任务所消耗的能量

5.根据权利要求1所述的一种基于车联网任务卸载决策的宏基站位置调整方法,其特征在于,所述步骤6中的最小目标函数为:其中,h=1,2,…,H,H为数字孪生网络中城市基站的总个数。

6.根据权利要求1所述的一种基于车联网任务卸载决策的宏基站位置调整方法,其特征在于,所述步骤8中根据如下公式计算sk的总能耗Ek:Ek=∫Pk(t)dt

其中,Pidle表示宏基站sk的边缘服务器空闲状态时的功率,Pmax表示宏基站sk的边缘服务器满状态工作时的功率,wkt为宏基站sk的边缘服务器在时刻t时的工作量,wmax为宏基站sk的边缘服务器的最大工作量。