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专利号: 2022105125686
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种卫星云边协同计算的计算卸载方法,其特征在于,构建一个具有云‑边‑端三层网络架构的卫星云边协同系统,该系统包括一个用于部署云服务器的GEO卫星,记作卫星云节点,M个为地面用户提供边缘计算服务的LEO卫星,记作卫星边缘节点,和N个地面用户;

所述卫星云边协同计算的计算卸载方法,包括以下步骤:

S1.初始化卫星云边协同系统的参数,设置迭代阈值T;

S2.输入当前的信道状态,通过DNN网络获取宽松卸载决策 表示用户i的宽松卸载决策;

S3.将DNN网络获取的宽松卸载决策 量化,得到Kt个二进制卸载变量xk=[xk,1,xk,2,...,xk,i,...,xk,N],k∈1,2,...Kt;xk,i表示用户i在第k个二进制卸载变量中的二元卸载变量;

S4.选择动作空间中的一个动作策略,计算每个二进制卸载变量的带宽分配及相应的卸载成本;

S5.从所有卸载成本中选取最小的卸载成本,将其对应的二进制卸载变量与最新的信道状态组成二元组存储到经验回放池;

S6.从经验回放池中随机抽取一批样本训练更新DNN网络,动态调整量化值Kt;

量化值Kt随时间t变化动态调整,调整公式为:

其中, 表示从当前t时刻前的Δ个时刻对应的量化值中选取最大值,Δ为量化调整间隔,tmodΔ=0表示每个Δ调整一次;

S7.判断迭代次数是否大于迭代阈值T,若是,则输出最佳卸载决策与其对应的带宽分配,否则迭代次数加一并返回步骤S2。

2.根据权利要求1所述的一种卫星云边协同计算的计算卸载方法,其特征在于,卫星协同系统中设置通信模型和计算模型,其中:通信模型中用户传输到卫星边缘节点的传输速度为:

用户传输到卫星云节点的传输速度为:

其中,B表示用户i接入卫星边缘节点总带宽,αi表示卫星边缘节点分配给用户i的带宽占比,Pi表示用户i的发射功率,hi表示卫星边缘节点与用户i的信道增益,N0为加性高斯白噪声功率,Bc表示用户i接入卫星云节点总带宽,hc表示用户i与卫星云节点的信道增益;

在计算模型中卫星边缘节点计算开销为:

卫星云节点计算开销为:

其中,β为平衡时延与能耗的权重参数,Di表示任务输入数据的大小,Xi表示完成任务计算所需的CPU周期数,s表示地面用户与卫星云节点的几何距离,c表示光速,fc表示卫星云节点的CPU频率,Pc表示卫星云节点的计算功率,Pe表示卫星边缘节点的计算功率,fe表示卫星边缘节点的CPU频率。

3.根据权利要求1所述的一种卫星云边协同计算的计算卸载方法,其特征在于,DNN网络包括输入层、两个隐藏层和输出层,采用平均交叉损失熵函数求解DNN网络的损失,平均交叉损失熵函数表示为:其中, 表示网络参数为θt的DNN网络, 表示时间帧t下的经验池, 表示经验池大小,h表示信道矩阵,包括卫星边缘节点与用户i的信道增益hi和用户i与卫星云节点的信道*增益hc,x表示最佳卸载决策。

4.根据权利要求1所述的一种卫星云边协同计算的计算卸载方法,其特征在于,对宽松卸载决策进行保序量化,若在宽松卸载决策 中,用户i的宽松卸载决策 位于用户j的宽松卸载决策 之前,则在量化后的第k∈1,2,...Kt个二进制卸载变量中,用户i的二元卸载变量xk,i位于用户j的二元卸载变量xk,j之前。

5.根据权利要求4所述的一种卫星云边协同计算的计算卸载方法,其特征在于,每个二进制卸载变量中的第一个二元卸载变量x1,i表示为:设置界限值为0.5,计算N个用户的宽松卸载决策与界限值相减后的绝对值,将N个用户的宽松卸载决策按照对应的绝对值大小升序排列,生成列表,每个二进制卸载变量中剩下的Kt‑1个二元卸载变量xk,i表示为:其中, 表示列表中的第k‑1个宽松卸载决策。