CN112888021A - 一种车联网中避免中断的任务卸载方法 - Google Patents
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Abstract
本发明请求保护一种车联网中避免中断的任务卸载方法,属于通信技术领域。针对非匀速车辆在小区内滞留时间的不确定性,提出一种基于时延约束和计算资源需求的任务卸载方法。该方法首先根据车辆进入当前小区的初始速度,预估车辆在小区内的滞留时间,然后根据预估滞留时间和任务时延约束,分配服务器计算资源并执行任务卸载,最后,在任务完成时或任务未完成但车辆即将离开小区前,将当前已完成的任务结果返回车辆,从而有效防止任务的中断和丢失。
Description
技术领域
本发明属于通信网技术领域。具体涉及一种车联网中避免中断的任务卸载方法。
背景技术
近年来,物联网(Internet of Things,IoT)已经成为我们生活中必不可少的主题,无线通信和人工智能技术的快速发展将传统交通系统转向智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)。尤其是车辆和道路基础设施通过多种传感器、通信设备、检测设备和拍摄设备可以获取大量的信息,包括车辆运行、周围行驶的车辆、交通状况等信息,这已将传统汽车转变为智能互联汽车 (Intelligent and ConnectedVehicles,ICVs)。ICVs的出现可以减少ITS中的交通拥堵、提高安全性。然而,这些计算密集型应用程序的操作通常对计算资源有很大的要求,而ICVs上的计算资源可能不足以支持这些应用程序。为了解决该问题,提出了移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)与车载网络相结合的车辆边缘计算网络(Vehicular Edge Computing Networks,VECNs)的概念。通过在网络边缘部署大量的边缘服务器,VECNs能够提供足够的计算资源,以应对车辆巨大的计算资源需求。
基于MEC的车联网是近年来一个研究热点。在传统计算任务卸载过程中由于车辆移动性容易引起任务中断,这将会引起任务的重复卸载,导致任务处理时延增加、车载和服务器的能耗浪费。同时,VECNs中现有的计算卸载研究工作通常仅考虑移动性的简单假设,即车辆在道路上以恒定速度行驶。然而,在现实生活中,由于车辆的类型,路况以及驾驶员的主观意愿,它们具有不同的运动方式和速度,导致车辆在小区内滞留时间的不确定性。本发明中,提出了一种避免任务丢失的计算卸载方法。由于小区覆盖范围相对较小,车辆在一个小区内的速度往往变化不大,根据车辆进入小区的初始速度和任务时延约束卸载待处理的任务量。由于车辆在小区的实际滞留时间是动态变化的,所以本发明采用了任务切分的机制,在任务完成时或任务未完成但车辆即将离开小区前,可以获得已经计算完成的任务结果,可以有效地防止任务中断和丢失,减少任务处理时延。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种车联网中避免中断的任务卸载方法。本发明的技术方案如下:
一种车联网中避免中断的任务卸载方法,采用任务切分的机制,首先根据车辆进入当前小区的初始速度,预估车辆在小区内的滞留时间,然后根据预估滞留时间和任务时延约束,按需分配服务器计算资源并执行任务卸载,最后,在任务完成时或任务未完成但车辆即将离开小区前,将当前已完成的任务结果返回车辆,其包括以下步骤:
101、车辆i进入小区,通过基站向小区服务器请求卸载Ni个任务单元,且任务时延约束为Ti;
102、根据当前车速vi和车辆距离小区出口的路程li,预估车辆在小区内的滞留时间τi=li/vi;
103、根据车辆与基站之间传输速率Ri,以及任务时延约束Ti,计算可卸载的任务单元数ni和所需服务器资源fi;
104、如果当前服务器可用资源fr>fi,分配服务器资源fi给车辆,执行ni个任务单元卸载,否则,令fi=fr,更新可卸载的任务单元数,并执行ni个任务单元的卸载;
105、当li/max(vi)>1(秒)时,跳转到步骤106,否则,返回已完成的任务结果给车辆,跳转到步骤108;
106、当ni>0时,跳转到步骤105,否则,跳转到步骤107;
108、释放服务器资源fi,结束。
进一步的,所述步骤103中车辆与基站之间传输速率Ri的计算方法如公式 (1)所示:
公式(1)中,di -r表示路径损耗,r表示路径损耗因子,h表示车辆到路边单元RSU的上传链路信道衰落因子,n0表示高斯噪声功率,Bi表示传输带宽,Pi表示车辆数据发送功率。
进一步的,所述步骤103中可卸载的任务单元数ni的计算方法如公式(2)所示:
公式(2)中,Ti表示该任务的时延约束,Ni表示待卸载任务单元数。
进一步的,所述步骤103中所需服务器资源fi的计算方法如公式(3)所示:
公式(3)中,αi表示任务复杂度,β1表示任务切分开销因子,β2表示上行链路传输开销因子,U表示任务单元大小。
进一步的,所述步骤104中更新可卸载的任务单元数ni的计算方法如公式 (4)所示:
本发明的优点及有益效果如下:
本发明针对车联网场景由于车速实时变化容易导致任务中断和丢失的问题。提出一种基于时延约束和计算资源需求的任务卸载方法。本发明采用任务切分的机制,首先根据车辆进入当前小区的初始速度,预估车辆在小区内的滞留时间,然后根据预估滞留时间和任务时延约束,按需分配服务器计算资源并执行任务卸载,最后,在任务完成时或任务未完成但车辆即将离开小区前,将当前已完成的任务结果返回车辆。相比于传统的部分卸载方案,本发明可以有效防止任务的中断和丢失,减少任务处理时延、降低车辆和服务器能耗。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例车联网中避免中断的任务卸载方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是:
本发明内容所涉及的概念和模型如下。
1.任务模型
假设每个车辆i仅有一个待处理的任务为ti=(Ni,Ci,Ti),Ni表示待处理任务单元数,Ci=αNiU表示需要的计算资源,U表示任务单元大小,αi表示任务复杂度, Ti表示用户能容忍的最大时延。
2.本发明内容所涉及的其它符号说明如下。
U:任务单元大小
Ni:待卸载任务单元数
Ti:任务时延约束
τi:预估车辆在小区内的滞留时间
li:车辆离出小区出口的距离
vi:车辆当前速度
di -r:路径损耗
Ri:车辆与基站之间传输速率
Bi:传输带宽
Pi:车辆数据发送功率
h:车辆到路边单元(RSU)的上传链路信道衰落因子
n0:高斯噪声功率
r:路径损耗因子
fi:车辆获得的服务器资源
ni:可卸载的任务单元数
fr:服务器可用资源
αi:任务复杂度
β1:任务切分开销因子
β2:上行链路传输开销因子
本发明的技术方案说明如下。
1.车辆与基站之间传输速率Ri
计算方法如公式(1)所示:
公式(1)中,di -r表示路径损耗,r表示路径损耗因子,h表示车辆到路边单元(RSU)的上传链路信道衰落因子,n0表示高斯噪声功率,Bi表示传输带宽,Pi表示车辆数据发送功率。
2.可卸载的任务单元数ni
计算方法如公式(2)所示:
公式(2)中,Ti表示该任务的时延约束,Ni表示待卸载任务单元数。
3.所需服务器资源fi
计算方法如公式(3)所示:
公式(3)中,αi表示任务复杂度,β1表示任务切分开销因子,β2表示上行链路传输开销因子,U表示任务单元大小。
4.更新可卸载的任务单元数ni
计算方法如公式(4)所示:
一种车联网中避免中断的任务卸载方法,其具体实施方法包括如下步骤。
步骤1:车辆i进入小区,通过基站向小区服务器请求卸载Ni个任务单元,且任务时延约束为Ti;
步骤2:根据当前车速vi和车辆距离小区出口的路程li,预估车辆在小区内的滞留时间τi=li/vi;
步骤3:根据车辆与基站之间传输速率Ri,以及任务时延约束Ti,计算可卸载的任务单元数ni和所需服务器资源fi;
步骤4:如果当前服务器可用资源fr>fi,分配服务器资源fi给车辆,执行ni个任务单元卸载,否则,令fi=fr,更新可卸载的任务单元数,并执行ni个任务单元的卸载;
步骤5:当li/max(vi)>1(秒)时,跳转到步骤6,否则,返回已完成的任务结果给车辆,跳转到步骤8;
步骤6:当ni>0时,跳转到步骤5,否则,跳转到步骤7;
步骤8:释放服务器资源fi,结束。
上述实施例阐明的方法,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的,计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后,技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种车联网中避免中断的任务卸载方法,其特征在于,采用任务切分的机制,首先根据车辆进入当前小区的初始速度,预估车辆在小区内的滞留时间,然后根据预估滞留时间和任务时延约束,按需分配服务器计算资源并执行任务卸载,最后,在任务完成时或任务未完成但车辆即将离开小区前,将当前已完成的任务结果返回车辆,包括以下步骤:
101、车辆i进入小区,通过基站向小区服务器请求卸载Ni个任务单元,且任务时延约束为Ti;
102、根据当前车速vi和车辆距离小区出口的路程li,预估车辆在小区内的滞留时间τi=li/vi;
103、根据车辆与基站之间传输速率Ri,以及任务时延约束Ti,计算可卸载的任务单元数ni和所需服务器资源fi;
104、如果当前服务器可用资源fr>fi,分配服务器资源fi给车辆,执行ni个任务单元卸载,否则,令fi=fr,更新可卸载的任务单元数,并执行ni个任务单元的卸载;
105、当li/max(vi)>1(秒)时,跳转到步骤106,否则,返回已完成的任务结果给车辆,跳转到步骤108;
106、当ni>0时,跳转到步骤105,否则,跳转到步骤107;
108、释放服务器资源fi,结束。
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