CN111294886B - 一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置 - Google Patents

一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111294886B
CN111294886B CN202010084905.7A CN202010084905A CN111294886B CN 111294886 B CN111294886 B CN 111294886B CN 202010084905 A CN202010084905 A CN 202010084905A CN 111294886 B CN111294886 B CN 111294886B
Authority
CN
China
Prior art keywords
access point
type
task
local
computing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN202010084905.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111294886A (zh
Inventor
李霆
王丰
黄永伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN202010084905.7A priority Critical patent/CN111294886B/zh
Publication of CN111294886A publication Critical patent/CN111294886A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111294886B publication Critical patent/CN111294886B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/08—Access restriction or access information delivery, e.g. discovery data delivery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/16—Discovering, processing access restriction or access information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/126—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wireless data transmission

Abstract

本发明公开了一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法，利用无线网络中存在的集成移动边缘计算服务器的无线接入点为本地设备提供能量传输和计算服务。该集成移动边缘计算服务器的接入点具有计算资源和通信资源，若干本地设备根据预定规则在周围搜寻一个可用的带有移动边缘计算服务器的接入点，从接入点接收能量后，首先分割计算任务为两部分，一部分由本地计算完成，另一部分由计算卸载至接入点完成；本发明通过联合优化接入点的能量传输功率和传输时间、用户任务卸载时间、计算任务分割，最小化系统总能耗。

Description

一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信网络、无线能量传输和移动边缘计算技术领域，具体涉及一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置。
背景技术
得益于信息通信技术的持续进步，涌现出了大量新兴的智能物联网应用，例如：远程医疗、增强现实和自动驾驶等，这些应用需要众多无线设备快速执行低延时和高复杂度的计算任务。通常，无线设备尺寸较小，并且电池电力供应有限，因此，当前亟待解决的关键挑战是如何增强这些设备的计算能力，并降低计算延迟。目前，云计算(cloud computing)可提供丰富的计算资源和强大的计算算力，但是云端服务器与无线终端设备之间的物理距离较远，并需要由接入网到核心网的多跳路由寻址传输，这使得云计算通常无法满足无线设备运行部分新兴应用的低延时需求。为此，移动边缘计算(mobile edge computing，MEC)技术应运而生。在移动边缘计算中，通过在无线网络边缘(如接入点access point和基站base station)配置服务器，将计算资源部署在无线接入网侧，降低无线设备与计算服务器的传输时间，可有效满足低延时计算需求。由此可见，移动边缘计算有效融合了无线通信网络和移动计算技术，具有本地化、近距离、低时延、安全可靠等特点。
移动边缘计算可强化无线接入网络的计算、存储和处理等功能，得益于此，无线设备可以将计算密集且时延敏感的计算任务卸载至网络边缘的接入点或基站，通过接入点或基站集成的移动边缘计算服务器上进行远程运算。目前针对移动边缘计算部分卸载的情况，通常都是需要将本地的部分计算任务通过无线信道卸载到与接入点或基站相连的移动边缘计算服务器，移动边缘计算服务器完成计算后，再将计算结果回传给移动用户终端。
当前移动边缘计算处于科学研究阶段，距工程实践应用还有很多技术问题，如通信/计算资源管理、能效优先的系统架构、无线设备与移动边缘计算服务器的关联等。通常的，衡量移动边缘计算设计的两大性能指标为时延和能耗。由于无线信道的不确定性和无线设备接入数量的急剧上升，移动边缘计算仍面临着一系列应用方面的挑战。首先，当无线设备远离接入点或者无线信道处于深衰落时，移动边缘计算的通信开销将急剧上升；其次，随着无线设备数量的急剧增加，对接入点的通信能量和服务器计算的计算资源和算力都提出了更高的性能需求。
因此，如何提高移动边缘计算和电池续航的性能，是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法，以实现可持续供能的移动边缘计算系统，并提高移动计算的性能。
本发明的另一目的在于提供一种基于无线能量驱动的移动边缘计算装置。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法，包括下述步骤：
S101，获取本地设备与接入点的信道状态信息；
S102，根据所述信道状态信息及任务状态信息对任务进行分割，每个本地设备生成多个子任务；其中，子任务包括第一类子任务和第二类子任务，所述第一类子任务为本地设备进行本地计算的子任务，所述第二类子任务为需要卸载至接入点进行远程计算的子任务；
S103，具有无线能量传输的接入点向本地设备传输能量；
其中，所述本地设备为需要执行计算任务的设备，所述接入点为在本地设备的预定范围内，在既定时间内具有无线能量传输功能和计算服务功能，可通过接入点的无线能量传输功能为本地设备提供执行计算能量，可利用接入点的通信资源和服务器的计算资源帮助本地设备实现移动计算；
S104，所述第一类子任务通过本地设备进行计算，将所述第二类子任务卸载至接入点，通过接入点集成的移动边缘计算服务器进行计算；
其中，将所述第二类子任务通过无线链路卸载至接入点，包括：
所有本地设备依照时分多址协议与接入点建立通信连接，确立本地设备计算任务卸载顺序规则，利用所述任务卸载顺序规则依次将各个设备的第二类子任务经无线链路卸载至接入点；
S105，本地设备接收接入点发送的计算结果；
S106，通过本地设备输出最终计算结果。
优选地，所述步骤S102中，根据所述信道状态信息及任务状态信息对任务进行分割，每个本地设备生成多个子任务之后，还包括：
根据所述信道状态信息和任务状态信息确定时隙信息及传输功率信息；所述时隙信息及传输功率信息包括：第一台本地设备在第一时隙，以第一传输功率，向接入点经无线链路卸载第一个第二类子任务；第二台本地设备在第二时隙，以第二传输功率，向接入点经无线链路卸载第二个第二类子任务；依次类推，在第K时隙，以第K传输功率，第K台本地设备向接入点经无线链路卸载第二类子任务。
优选地，所述S104和S105具体包括：
在接入点完成无线传输能量后，在既定时间内，将所述第一类子任务通过本地设备进行计算；在第一时隙内，将第一个第二类子任务卸载至接入点，通过接入点集成的移动计算服务器进行远程计算；
其中，将K个第二类子任务以相应的传输功率经无线链路卸载至接入点，包括：将第i个第二类子任务以第i传输速率经无线链路卸载至接入点，其中i∈{1,2,...,K}；所述第i传输速率
Figure BDA0002381699480000041
其中B为带宽，pi为第一传输功率，hi为第i个本地设备与接入点之间的信道增益，
Figure BDA0002381699480000042
为接入点接收到第i台本地设备的噪声功率；在第K+i时隙内，第i台本地设备接收接入点发回的计算结果。
一种基于无线能量驱动的移动边缘计算装置，包括能量发射模块、能量收集模块、信息获取模块、任务分割模块、任务分配模块、计算结果接收模块和计算结果输出模块，其中：
所述能量发射模块用于向本地设备传输能量；
所述能量收集模块用于收集能量发射模块发射的能量；
所述信息获取模块用于获取本地设备的信道状态信息；
所述任务分割模块用于根据所述信道状态信息及任务状态信息对任务进行分割，生成多个子任务；其中，子任务包括第一类子任务以及第二类子任务；
所述任务分配模块用于将所述第一类子任务通过本地设备进行计算，将所述第二类子任务卸载至无线接入点，通过所述接入点集成的移动边缘计算服务器进行计算；且所述任务分配模块将本地设备与接入点以时分多址协议建立通信连接，并确定每个第二类子任务的卸载顺序；
所述计算结果接收模块，用于接收接入点发送的计算结果；
所述计算结果输出模块，用于通过本地设备输出最终计算结果。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
本发明多个本地设备从接入点的无线能量传输中采集无线能量，以时分多址协议与接入点建立通信连接，利用接入点集成的移动计算服务器的丰富计算资源帮助本地设备运行计算任务；并且，通过联合优化能量传输时间、能量传输功率、计算任务分割，计算任务卸载时间，最小化系统总能量损耗；本发明的与无线接入点进行的无线能量传输、计算和通信，可应对本地设备的能量/计算/通信资源受限难题，进而提高移动边缘计算的性能。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明多时隙的移动边缘计算协议示意图；
图3为本发明无线能量驱动的移动计算系统框图；
图4为本发明的具体流程示意图；
图5为本发明的仿真结果示意图之一；
图6为本发明的仿真结果示意图之二；
图7为本发明的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1～7所示，一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置，以实现可持续供能的移动边缘计算，并提高移动边缘计算的性能。
具体来说，如图1所示，本发明实施例提供的一种无线能量驱动的移动计算方法，包括：
S101，获取本地设备与接入点的信道状态信息。
S102，根据所述信道状态信息及任务状态信息对任务进行分割，每个本地设备生成多个子任务；其中，子任务包括第一类子任务，第二类子任务。
具体的，本方案中的第一类子任务为本地设备进行本地计算的子任务；第二类子任务为需要卸载至接入点进行远程计算的子任务。
S103，具有无线能量传输的接入点向本地设备传输能量。
具体的，本地设备为需要执行计算任务的设备，在本实例中满足预定规则的接入点为：在本地设备的预定范围内，在既定时间内具有无线能量传输功能和计算服务功能，可通过接入点的无线能量传输功能为本地设备提供执行计算能量，可利用接入点的通信资源和服务器的计算资源帮助本地设备实现移动计算。需要说明的是，本实施例中的本地设备的数量不限，即本地设备可以为一个也可以为多个。
可以理解的是，本方案中的本地设备可以为移动终端等具有计算资源和通信资源的终端，例如无线传感器、摄像头、监控器、手机、平板电脑等，在此并不具体限定。
S104，所述第一类子任务通过本地设备进行计算，将所述第二类子任务卸载至接入点，通过接入点集成的移动边缘计算服务器进行计算。
其中，将所述第二类子任务通过无线链路卸载至接入点，包括：
所有本地设备依照时分多址协议与接入点建立通信连接，确立本地设备计算任务卸载顺序规则，利用所述任务卸载顺序规则依次将各个设备的第二类子任务经无线链路卸载至接入点。
S105，本地设备接收接入点发送的计算结果。
S106，通过本地设备输出最终计算结果。
在本实施例中，根据所述信道状态信息和任务状态信息对任务进行分割，生成至少一个子任务之后，还包括：
根据所述信道状态信息和任务状态信息确定2K个时隙长度及K 个传输功率值；
所述时隙信息及传输功率信息包括：
第一台本地设备在第一时隙，以第一传输功率，向接入点经无线链路卸载第一个第二类子任务；第二台本地设备在第二时隙，以第二传输功率，向接入点经无线链路卸载第二个第二类子任务。依次类推，在第K时隙，以第K传输功率，第K台本地设备向接入点经无线链路卸载第二类子任务。
具体的，在本方案通过信道状态信息和任务状态信息对每个本地设备的任务进行分割后，还需要确定每个任务的传输时间及传输功率，通过对接入点的无线能量传输时间，无线能量传输功率，任务分割，任务卸载时间及传输功率的优化，可最小化系统总能量的损耗。详细说明，S104及S105具体包括：
在接入点完成无线传输能量后，在既定时间内，将所述第一类子任务通过本地设备进行计算。
在第一时隙内，将第一个第二类子任务卸载至接入点，通过接入点集成的移动计算服务器进行远程计算。
其中，将K个第二类子任务以相应的传输功率经无线链路卸载至接入点，包括：
将第i个第二类子任务以第i传输速率经无线链路卸载至接入点，其中i∈{1,2,...,K}；
所述第i传输速率
Figure BDA0002381699480000081
其中B为带宽，pi为第一传输功率，hi为第i个本地设备与接入点之间的信道增益，
Figure BDA0002381699480000082
为接入点接收到第i台本地设备的噪声功率。
在第K+i时隙内，第i台本地设备接收接入点发回的计算结果。
如图2所示，为本发明实施例提供的无线能量驱动的时分多址接入移动计算协议。图中τ为无线能量传输时间，t1为第一时隙，t2为第二时隙。依次类推，tK为第K时隙，t2K为第2K时隙。如图3所示，为本实施例提供的移动边缘计算系统框图；如图4所示，为本实施例提供的一具体的移动边缘计算方法流程图，图中的用户1为第一台本地设备，用户2为第二台本地设备。以此类推，用户K为第K台本地设备。如图3所示，无线接入点集成了移动边缘服务器、无线能量发射机、以及信息收发机。
在本实施例中，首先第一台本地设备获取信道状态信息并将计算任务数据量分割为两个部分，分别对应子任务R1-L1和子任务L1，这里的子任务R1-L1为第一个第一类子任务，子任务L1为第一个第二类子任务，R1为总任务；第二台本地设备获取信道状态信息并将计算任务数据量分割为两个部分，分别对应子任务R2-L2和子任务L2，这里的子任务R2-L2为第二个第一类子任务，子任务L2为第二个第二类子任务。以此类推，第K台本地设备获取信道状态信息并将计算任务数据量分割为两个部分，分别对应子任务RK-LK和子任务LK，这里的子任务RK-LK为第K个第一类子任务，子任务LK为第K个第二类子任务。第一类子任务用于本地计算，第二类子任务卸载至无线接入点。
接着，接入点在无线能量传输时间τ内以功率P向所有本地设备传输能量。本地设备的第一类子任务的本地计算在既定时间T时段内完成。所有第二类子任务的卸载、计算及结果接收都在T-τ时间内完成。
令i∈{1,2,...,K}，在第i个长度为ti的时隙中，用户i将比特数目为li的子任务Li以传输功率pi卸载至移动边缘计算服务器。此时，用户i到接入点的数据传输速率为：
Figure BDA0002381699480000091
hi为第i个本地设备与接入点之间的信道增益，
Figure BDA0002381699480000101
为接入点接收到第i台本地设备的噪声功率。此时，我们有riti＝li。构造函数
Figure BDA0002381699480000102
此时，传输功率pi可以写作
Figure BDA0002381699480000103
具体的，在实际应用中，由于接入点集成的移动计算服务器拥有足够大的计算容量，并且计算结果的比特数目通常远小于输入数据的比特数目。因此，本实施例假设本地设备下载计算结果过程占用极少的时隙，可近似于零；接入点发送计算结果和本地设备接收计算结果的能耗可忽略不计。
综合上述设置，本实施例最小化该无线能量驱动的移动计算系统的总能耗。为此，本实施例对无线能量传输时间，无线能量传输功率，任务分割，任务卸载时间进行联合优化设计。下面是系统总能耗最小化的问题建模：
Figure BDA0002381699480000104
Figure BDA0002381699480000105
Figure BDA0002381699480000106
τ≥0,ti≥0,P≥0
0≤li≤Ri,
Figure BDA0002381699480000107
其中，Pτ为接入点的无线能量传输能耗；
Figure BDA0002381699480000108
为移动边缘计算服务器处理所有第二类子任务消耗的能量；
Figure 3
为第i个本地设备计算第一类子任务的计算能量开销，其中κi为本地设备内部结构决定的有效电容系数，Ci为本地设备处理每比特数据的CPU转速 (cycles/bit)；
Figure BDA0002381699480000112
为第i个本地设备将第二类子任务卸载到接入点的通信能量开销；
Figure BDA0002381699480000113
为第i台本地设备接收到的能量，其中ηi为能量转换效率。
计算过程：问题(P1)的约束条件定义了凸集合，但由于P和τ相互耦合，问题(P1)是一个难以快速最优求解的非凸优化问题。为此，本实施例引入一种先进的交替优化(AO，alternating optimization)算法。仿真实验表明：经过数十次交替迭代运算后，问题(P1)的目标函数值即可收敛，因此，本发明能快速获得问题(P1)的次优解。具体算法步骤如下：
1、取τ＝τ*∈(0,T)，此时问题(P1)转化为：
Figure BDA0002381699480000114
Figure BDA0002381699480000115
Figure BDA0002381699480000116
ti≥0,P≥0
0≤li≤Ri,
Figure BDA0002381699480000117
此时问题(P1a)为凸优化问题，使用CVX工具箱解问题(P1a)，得到最优值E1，最优解
Figure BDA0002381699480000118
令P＝P*，问题(P1)转化为：
Figure BDA0002381699480000121
Figure BDA0002381699480000122
Figure BDA0002381699480000123
τ≥0,ti≥0
0≤li≤Ri,
Figure BDA0002381699480000124
此时问题(P1b)为凸优化问题，使用CVX工具箱解问题(P1b)，得到最优值E2，最优解
Figure BDA0002381699480000125
2、重复上述步骤，当迭代次数大于n，或|E1-E2|≤ε时，停止迭代。
3、得出最优结果。
针对以上设计模型，本实施例设计了对照仿真试验进行性能比较，下面详细进行说明：首先，本实施例在移动边缘计算系统中设计了两种传统的计算方法，即：1、本地设备直接将计算任务完全卸载到接入点进行远程计算；2、计算任务全部进行本地计算。然后本实施例对仿真实验进行参数设置。
设置无线设备与接入点之间的信道功率增益为hi＝6×10-4，Ci＝6×102 cycles/bit，κi＝10-28，移动边缘计算服务器计算处理每比特数据的能耗α＝10-4焦耳，接入点接收到的噪声功率σ2＝10-9W，频谱带宽B＝2Mhz，仿真参数n＝80，ε＝10-3。参见图5、图6和图7的仿真结果。
图5显示系统能量消耗与任务持续时间T的关系，其中用户数K＝2，计算任务量位数R1＝16000比特，R2＝24000比特。图5显示了本实施例提出的方法比参与比较的两种方案的能量效率更高，且在低延迟情景下优势更明显。
图6显示能量消耗与计算任务量R的关系，其中用户数K＝2，时间T＝0.05s。可以看出优化方案在不同任务计算量下能量效率均优于参与比较的两种方案，且在计算量较大时优势更明显。
下面对本发明实施例提供的无线能量驱动的移动边缘计算装置进行介绍，下文描述的无线能量驱动的移动边缘计算装置与上文描述的无线能量驱动的移动边缘计算方法可以相互参照。
如图7所示，本发明实施例提供的一种无线能量驱动的移动边缘计算装置，包括：
能量发射模块100，用于接入点向本地设备传输能量；
能量收集模块200，用于本地设备收集接入点传输的能量；
信息获取模块300，用于获取本地设备和无线接入点的信道状态信息；
任务分割模块400，用于根据所述信道状态信息及计算状态信息对任务进行分割，生成多个子任务；其中，子任务包括第一类子任务，以及第二类子任务；
任务分配模块500，用于将所述第一类子任务通过本地设备进行计算，将所述第二类子任务卸载至接入点，通过所述接入点集成的移动计算服务器进行计算；
计算结果接收模块600，用于本地设备接收接入点返回的计算结果；
计算结果输出模块700，用于本地设备输出最终计算结果。
其中，任务分配模块具体作用于：
将本地设备与接入点以时分多址协议建立无线通信连接，并确定每个本地设备第二类子任务的卸载顺序。
终上所述，关键点在于，多个本地设备从接入点的无线能量传输中采集无线能量，以时分多址协议与接入点建立通信连接，利用接入点集成的移动计算服务器的丰富计算资源帮助本地设备运行计算任务；并且，通过联合优化能量传输时间、能量传输功率、计算任务分割，计算任务卸载时间，最小化系统总能量损耗。本发明的与无线接入点进行的无线能量传输、计算和通信，可应对本地设备的能量/计算/通信资源受限难题，进而提高移动边缘计算的性能。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法，其特征在于，包括下述步骤：
S101，获取本地设备与接入点的信道状态信息；
S102，根据所述信道状态信息及任务状态信息对任务进行分割，每个本地设备生成多个子任务；其中，子任务包括第一类子任务和第二类子任务，所述第一类子任务为本地设备进行本地计算的子任务，所述第二类子任务为需要卸载至接入点进行远程计算的子任务；
S103，具有无线能量传输的接入点向本地设备传输能量；
其中，所述本地设备为需要执行计算任务的设备，所述接入点为在本地设备的预定范围内，在既定时间内具有无线能量传输功能和计算服务功能，可通过接入点的无线能量传输功能为本地设备提供执行计算能量，可利用接入点的通信资源和服务器的计算资源帮助本地设备实现移动计算的接入点；
S104，所述第一类子任务通过本地设备进行计算，将所述第二类子任务卸载至接入点，通过接入点集成的移动边缘计算服务器进行计算；
其中，将所述第二类子任务通过无线链路卸载至接入点，包括：所有本地设备依照时分多址协议与接入点建立通信连接，确立本地设备计算任务卸载顺序规则，利用所述任务卸载顺序规则依次将各个设备的第二类子任务经无线链路卸载至接入点；
S105，本地设备接收接入点发送的计算结果；
S106，通过本地设备输出最终计算结果。
2.根据权利要求1所述的基于无线能量驱动的移动边缘计算方法，其特征在于，所述步骤S102中，根据所述信道状态信息及任务状态信息对任务进行分割，每个本地设备生成多个子任务之后，还包括：
根据所述信道状态信息和任务状态信息确定时隙信息及传输功率信息；所述时隙信息及传输功率信息包括：第一台本地设备在第一时隙，以第一传输功率，向接入点经无线链路卸载第一个第二类子任务；第二台本地设备在第二时隙，以第二传输功率，向接入点经无线链路卸载第二个第二类子任务；依次类推，在第K时隙，以第K传输功率，第K台本地设备向接入点经无线链路卸载第二类子任务。
3.根据权利要求1所述的基于无线能量驱动的移动边缘计算方法，其特征在于，所述S104和S105具体包括：
在接入点完成无线传输能量后，在既定时间内，将所述第一类子任务通过本地设备进行计算；在第一时隙内，将第一个第二类子任务卸载至接入点，通过接入点集成的移动计算服务器进行远程计算；
其中，将K个第二类子任务以相应的传输功率经无线链路卸载至接入点，包括：将第i个第二类子任务以第i传输速率经无线链路卸载至接入点，其中i∈{1，2，...，K}；所述第i传输速率
Figure FDA0003389801700000021
其中B为带宽，pi为第一传输功率，hi为第i个本地设备与接入点之间的信道增益，
Figure FDA0003389801700000022
为接入点接收到第i台本地设备的噪声功率；在第K+i时隙内，第i台本地设备接收接入点发回的计算结果。
4.一种基于无线能量驱动的移动边缘计算装置，其特征在于，包括能量发射模块、能量收集模块、信息获取模块、任务分割模块、任务分配模块、计算结果接收模块和计算结果输出模块，其中：
所述能量发射模块用于向本地设备传输能量；
所述能量收集模块用于收集能量发射模块发射的能量；
所述信息获取模块用于获取本地设备的信道状态信息；
所述任务分割模块用于根据所述信道状态信息及任务状态信息对任务进行分割，生成多个子任务；其中，子任务包括第一类子任务以及第二类子任务；
所述任务分配模块用于将所述第一类子任务通过本地设备进行计算，将所述第二类子任务卸载至无线接入点，通过所述接入点集成的移动边缘计算服务器进行计算；且所述任务分配模块将本地设备与接入点以时分多址协议建立通信连接，并确定每个第二类子任务的卸载顺序；
所述计算结果接收模块，用于接收接入点发送的计算结果；
所述计算结果输出模块，用于通过本地设备输出最终计算结果。
CN202010084905.7A 2020-02-10 2020-02-10 一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置 Expired - Fee Related CN111294886B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010084905.7A CN111294886B (zh) 2020-02-10 2020-02-10 一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010084905.7A CN111294886B (zh) 2020-02-10 2020-02-10 一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111294886A CN111294886A (zh) 2020-06-16
CN111294886B true CN111294886B (zh) 2022-03-25

Family

ID=71030026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010084905.7A Expired - Fee Related CN111294886B (zh) 2020-02-10 2020-02-10 一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111294886B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114826483B (zh) * 2022-03-28 2022-11-15 慧之安信息技术股份有限公司 基于边缘计算的智能网络传输计算系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105224393A (zh) * 2015-10-15 2016-01-06 西安电子科技大学 一种JT-CoMP在C-RAN架构下的虚拟机调度机制
CN107241577A (zh) * 2017-07-03 2017-10-10 华中科技大学 一种基于协作性组群机制的视频处理系统
EP3266167A1 (en) * 2015-03-04 2018-01-10 Intel IP Corporation Opportunistic access of millimeterwave radio access technology based on edge cloud mobile proxy
CN110233683A (zh) * 2019-06-14 2019-09-13 上海恒能泰企业管理有限公司 Ar边缘计算资源调度方法、系统及介质

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9107173B2 (en) * 2011-07-28 2015-08-11 Blackberry Limited Method and system for access and uplink power control for a wireless system having multiple transmit points
CA2844743A1 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Blackberry Limited Methods of channel state information feedback and transmission in coordinated multi-point wireless communications system
CN104823177B (zh) * 2012-09-28 2018-02-06 黑莓有限公司 用于在lte异构网络中实现进一步l1增强的方法和装置
US10630410B2 (en) * 2016-05-13 2020-04-21 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Network architecture, methods, and devices for a wireless communications network
KR20180013660A (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 삼성전자주식회사 이동 통신 시스템에서의 채널 상태 정보 보고 방법 및 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3266167A1 (en) * 2015-03-04 2018-01-10 Intel IP Corporation Opportunistic access of millimeterwave radio access technology based on edge cloud mobile proxy
CN105224393A (zh) * 2015-10-15 2016-01-06 西安电子科技大学 一种JT-CoMP在C-RAN架构下的虚拟机调度机制
CN107241577A (zh) * 2017-07-03 2017-10-10 华中科技大学 一种基于协作性组群机制的视频处理系统
CN110233683A (zh) * 2019-06-14 2019-09-13 上海恒能泰企业管理有限公司 Ar边缘计算资源调度方法、系统及介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SBA-based Mobile Edge Computing;Ting Li等;《2019 IEEE Globecom Workshops (GC Wkshps)》;20191213;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111294886A (zh) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110928654B (zh) 一种边缘计算系统中分布式的在线任务卸载调度方法
CN113242568B (zh) 一种不确定网络环境中的任务卸载和资源分配方法
CN109814951B (zh) 移动边缘计算网络中任务卸载及资源分配的联合优化方法
CN107241767B (zh) 一种移动协同计算的方法及装置
Ti et al. Computation offloading leveraging computing resources from edge cloud and mobile peers
Zhang et al. Autodidactic neurosurgeon: Collaborative deep inference for mobile edge intelligence via online learning
CN110489176B (zh) 一种基于装箱问题的多接入边缘计算任务卸载方法
CN113377447B (zh) 一种基于李雅普诺夫优化的多用户计算卸载方法
CN112839382B (zh) 一种车联网中视频语义驱动的通信和计算资源联合分配方法
CN113543176A (zh) 基于智能反射面辅助的移动边缘计算系统的卸载决策方法
CN111010684A (zh) 一种基于mec缓存服务的车联网资源分配方法
CN111182509B (zh) 一种基于上下文感知学习的泛在电力物联网接入方法
CN112416603B (zh) 一种基于雾计算的联合优化系统和方法
CN113727362B (zh) 一种基于深度强化学习的无线供电系统的卸载策略方法
Sun et al. Edge learning with timeliness constraints: Challenges and solutions
CN111556576B (zh) 基于d2d_mec系统的时延优化方法
CN116233927A (zh) 一种在移动边缘计算中负载感知的计算卸载节能优化方法
CN111294886B (zh) 一种基于无线能量驱动的移动边缘计算方法及装置
Wu et al. Residual energy maximization for wireless powered mobile edge computing systems with mixed-offloading
CN115473896A (zh) 基于dqn算法的电力物联网卸载策略和资源配置优化方法
CN111162852B (zh) 一种基于匹配学习的泛在电力物联网接入方法
CN110177383B (zh) 移动边缘计算中基于任务调度和功率分配的效率优化方法
Ly et al. Joint optimization of execution latency and energy consumption for mobile edge computing with data compression and task allocation
Du et al. Computation energy efficiency maximization for NOMA-based and wireless-powered mobile edge computing with backscatter communication
CN115150892B (zh) 具有突发性业务的mec无线系统中vm-pm修复策略方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220325