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专利号: 202411515869X
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:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于VNF实例共享的复杂路况非匀速车辆任务卸载方法,其特征在于,包括以下步骤:*

101、采用粒子群算法建立车辆网络任务卸载优化模型,设任务车辆i的卸载请求J={j},其中,j为并行子任务,粒子群集合N={n},N中每个粒子n的卸载决策向量、迁移向量和最优适应度分别为ψn=(ψn,j|j∈J)、sn=(sn,j|j∈J)和 其中,ψn,j为粒子n中子任务j的卸载max通路,sn,j为ψn,j的变换步长,初始化粒子群最大迭代次数为η ,迭代计数变量η=0,临时集合J′=J;

102、如果 从集合J′中取出第一个元素j,根据子任务j的数据量aj、所需的虚拟网络功能VNF类型vj、计算复杂度cj,为子任务j建立候选卸载通路集合Pj={pj,k},其中,pj,k为子任务j的一条代号为k的候选卸载通路,跳转到步骤102,否则,跳转到步骤103;

103、对N中的每个粒子n,从每一个集合Pj|j∈J中任意选择一条通路pj,k初始化卸载决策向量 从集合J中每一个j对应的数值区间[0,|Pj|)中随机选择一个整数初始化迁移向量sn中的每一个分量sn,j|j∈J,计算粒子适应度tn,初始化粒子n的最优适应度粒子n的最优卸载决策

104、令粒子群N的全局最优卸载决策 迭代计数变量η=η+1,如max

果η≤η ,令临时集合N′=N,跳转到步骤105,否则,跳转到步骤107;

105、如果 从集合N′中取出第一个元素n,更新卸载决策向量ψn和迁移向量sn,计算粒子适应度tn,跳转到步骤106,否则,跳转到步骤104;

106、如果 令粒子n的最优适应度 粒子n的最优卸载决策 跳转到步骤105,否则,跳转到步骤105;

best

107、输出全局最优卸载决策ψ ,步骤结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于VNF实例共享的复杂路况非匀速车辆任务卸载方法,其特征在于,所述步骤102中为子任务j建立候选卸载通路集合Pj={pj,k},具体包括以下步骤:

1)初始化全体车辆集合I={i},其中i为任意车辆,候选卸载车辆集合 子任务jmax的候选卸载通路集合 任务最大卸载容忍时延t ;

2)如果 从集合I中取出第一个元素i,根据子任务j的数据量aj、所需虚拟网络功能VNF类型vj、计算复杂度cj,计算车辆i需为子任务j分配的最小计算资源 跳转到步骤3),否则,跳转到步骤4);

r

3)如果车辆i的剩余可用计算资源fi大于等于 将车辆i加入候选卸载车辆集合I′,跳转到步骤2),否则,跳转到步骤2);

*

4)如果 从集合I′中取出第一个元素i,利用深度优先搜索算法构建任务车辆i到候选卸载车辆i的所有可行通路集合P′j={pj,k},其中pj,k为子任务j的一条代号为k的可行卸载通路,跳转到步骤5),否则,跳转到步骤9);

5)如果 根据子任务j的数据量aj、所需虚拟网络功能VNF类型vj、计算复杂度cjr和候选卸载车辆i的剩余可用计算资源fi,计算候选卸载车辆i处理子任务j的最小计算时延 跳转到步骤6),否则,跳转到步骤4);

6)对P′j中的每一条通路pj,k,设子任务j沿pj,k传输至候选卸载车辆i的上传时延为候选卸载车辆i沿pj,k原路回传结果的回传时延预计为其中,rl为物理链路l的传输速率,σj为子任务j的上传与回传数min

据量的比值,r 为车辆间的最小传输速率,计算通路pj,k的持续时间 将子任务j的卸载完成时延 大于 的所有pj,k从集合Pj′中删除;

7)如果 对Pj′中的每一条通路pj,k,计算在 时间内候选卸载车辆i最少需为子任务j分配的计算资源 计算车载资源公平分配下候选卸载车辆i需为Fr子任务j分配的计算资源f ,跳转到步骤8),否则,跳转到步骤4);

8)从P′j中选择满足 的一条通路pj,k加入候选卸载通路集合Pj,跳转到步骤4);

9)输出候选卸载通路集合Pj,步骤结束。

3.根据权利要求2所述的一种基于VNF实例共享的复杂路况非匀速车辆任务卸载方法,其特征在于,所述步骤2)中车辆i需为子任务j分配的最小计算资源 的计算方法如公式(1)所示:max

公式(1)中,aj表示子任务j的数据量,cj表示子任务j的计算复杂度,t 表示任务最大卸载容忍时延,f0表示实例化VNF所需基础计算资源,λi,j为二进制变量,表示车辆i是否具有可共享的VNF实例,如果没有,需要为子任务j实例化相应VNF,令λi,j=1,否则,令λi,j=0,计算方法如公式(2)所示:公式(2)中,vj表示子任务j所需VNF类型,Vi表示车辆i所含VNF类型集合。

4.根据权利要求3所述的一种基于VNF实例共享的复杂路况非匀速车辆任务卸载方法,其特征在于,所述步骤5)中候选卸载车辆i处理子任务j的最小计算时延 的计算方法如公式(3)所示:r

公式(3)中,fi表示候选卸载车辆i的剩余可用计算资源。

5.根据权利要求4所述的一种基于VNF实例共享的复杂路况非匀速车辆任务卸载方法,其特征在于,所述步骤6)中通路pj,k的持续时间 的计算方法如公式(4)所示:公式(4)中,τl表示车辆i′与车辆i″间物理链路l的链路持续时间,车辆i′与车辆i″为两辆可直接通信的车辆,τl的值由公式(5)计算获得:公式(5)中,D表示车辆有效通信范围,(xi′,yi′)、(xi″,yi″)分别表示当前车辆i′与车辆maxi″的位置坐标,μ 表示车辆最大行驶速度,γi′、γi″分别表示方向变化后,车辆i′与车辆i″的行驶方向与x轴正方向的夹角,计算方式如公式(6)所示:公式(6)中,αi′、αi″分别表示车辆i′与车辆i″的当前行驶方向与x轴正方向的夹角,β表示车辆i′与车辆i″从当前行驶方向转变为背向行驶时的角度变化量,计算方法如公式(7)所示:公式(7)中,θ表示车辆的瞬时最大转向角度。

6.根据权利要求5所述的一种基于VNF实例共享的复杂路况非匀速车辆任务卸载方法,其特征在于,所述步骤7)中在 时间内候选卸载车辆i最少需为子任务j分配Fr

的计算资源 与车载资源公平分配下候选卸载车辆i需为子任务j分配的计算资源f的计算方法分别如公式(8)和公式(9)所示:* max

公式(9)中,fi表示车辆i的总计算资源,|I|表示任务车辆总数,|J| 表示每个卸载请求最多含有的子任务个数,|I|表示全体车辆总数。

7.根据权利要求6所述的一种基于VNF实例共享的复杂路况非匀速车辆任务卸载方法,其特征在于,所述步骤103中粒子n的适应度tn的计算方法如公式(10)所示:公式(10)中, 表示子任务j沿通路pj,k卸载至车辆i上的卸载完成时延,计算方法如公式(11)所示, 为二进制变量,表示对于粒子n,子任务j是否沿通路pj,k卸载至pj,k的最后一个节点车辆i,如果是,令 否则,令 计算方法如公式(12)所示:

8.根据权利要求7所述的一种基于VNF实例共享的复杂路况非匀速车辆任务卸载方法,其特征在于,所述步骤105中更新每个粒子n的卸载决策向量ψn,即更新ψn的每一个分量ψn,j,计算方法如公式(13)所示:更新每个粒子n的迁移向量sn的计算方式如公式(14)所示:公式(14)中,round()表示四舍五入取整,ω表示惯性因子,ε1、ε2表示学习因子,rand()表示数值区间(0,1)内的随机数。