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专利号: 2022103988313
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于边缘计算的车路协同车联网任务卸载与迁移方法,其特征在于由下述步骤组成:(1)建模目标车辆产生的任务

按下式建模目标车辆产生的任务H(t):

H(t)=(W(t),Z(t))

其中,W(t)为时隙t任务的数据量,Z(t)为该任务执行所需要的CPU周期数,t∈{1,

2,…,T},T是总时隙,T为有限的正整数;

(2)确定卸载对象和卸载子任务数量

卸载对象为路边单元r和路上的接收车辆j,r∈{1,2,…,R},R为路边单元的总数量,R为有限的正整数,j∈{1,2,…,V},V为接收车辆的总数量,V为有限的正整数,对目标车辆产生的任务分为大小相等、随机排列的子任务,路边单元r与路上的接收车辆j可以处理来自目标车辆卸载的子任务,每个时隙t,目标车辆选择路边单元r与接收车辆j其中一个作为卸载对象,卸载部分子任务,在目标车辆处理的子任务为本地子任务,卸载到路边单元r或接收车辆j处理的子任务为卸载子任务,根据当前目标车辆的位置、目标车辆产生的任务、当前目标车辆可用的计算资源,用深度强化学习中的深度Q网络方法对目标车辆在每个时隙t产生的任务确定卸载对象α(t)和卸载子任务数量x(t),α(t)∈{0,1},0≤x(t)≤X,X是子任务总个数,X为有限的正整数;

(3)确定卸载子任务的传输时延

按下式确定时隙t卸载子任务的传输时延Tt(t):

Tt(t)=(1‑α(t))×Tr(t)+α(t)×Tj(t)PLr(dr(t))=128.1+37.6×lg(dr(t))其中,Br为目标车辆到路边单元r的带宽,Pr为目标车辆给路边单元r传输时的发送功率,PLr(dr(t))为目标车辆到路边单元r的路径损耗,单位为dB,dr(t)表示时隙t目标车辆到路边单元r的距离,单位为km,N为高斯噪声的功率,Bj为目标车辆到接收车辆j的带宽,Pj为目标车辆给接收车辆传输时的发送功率,PLj(di(t))为目标车辆到接收车辆j的路径损耗,单位为dB,dj(t)表示时隙t目标车辆到接收车辆j的距离,单位为km,hv为车辆的天线高度,f为载波频率,C为自由空间传播速度;

(4)确定卸载子任务的计算时延

按下式确定卸载子任务的计算时延

其中,Cr(t)和Cj(t)分别为在时隙t时路边单元r和接收车辆j分配给目标车辆卸载子任务的计算资源;

(5)确定本地子任务的计算时延

P

按下式确定本地子任务的计算时延Tl(t):

其中,Cl为本地计算资源;

(6)确定总处理时延

C

按下式确定总处理时延T(t):

(7)迁移卸载子任务计算结果

目标车辆已超出卸载对象的通信范围,进入到交付路边单元d,d∈{1,2,…,R}的通信范围,计算结果无法直接发送给目标车辆,触发任务结果迁移机制,卸载对象将计算结果交付给交付路边单元d;

(8)返回卸载子任务计算结果

子任务计算结果返回目标车辆,卸载完成。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的车路协同车联网任务卸载与迁移方法,其特征在于:所述的(2)步骤中,所述的用深度强化学习中的深度Q网络方法确定每个时隙t的卸载对象α(t)和卸载子任务数量x(t)的方法为:

1)按下式确定时隙t目标车辆产生的任务卸载成功或失败F(t):其中,F(t)为1表示卸载成功,F(t)为0表示卸载失败,Tmax表示任务的最大容忍延迟时间,Tmax∈[1,20],单位为毫秒,dd(t)表示时隙t目标车辆和交付路边单元d之间的距离,m(t)表示时隙t是否发生了结果迁移,m(t)为1表示结果迁移,m(t)为0表示结果未迁移,Rr表示路边单元的通信半径,Rr∈[50,150],单位为m;

2)按下式选择每个时隙t的卸载对象α(t)和卸载子任务数量x(t)以最大化总收益:其中,γ为卸载失败时的惩罚因子,γ取值为‑8~‑1,选择每个时隙t的卸载对象α(t)和卸载子任务数量x(t)时需要满足以下条件:α(t)={0,1}

C

T(t)≤Tmax

其中,α(t)为0表示卸载到路边单元r,α(t)为1表示卸载到接收车辆j。

3.根据权利要求1所述的基于边缘计算的车路协同车联网任务卸载与迁移方法,其特征在于:在(7)步骤中,所述的触发任务结果迁移机制为:对于每一个任务,结果迁移最多只能发生一次,按下式确定时隙t任务的结果迁移情况m(t):m(t)=((1‑α(t))×mr(t)+α(t)×mj(t))C

dr(t)=||(t+T(t))×vl‑locr||

C C

dj(t)=||(t+T(t))×vl‑(t+T(t))×v||其中,mr(t)为1和mj(t)为1表示发生了结果迁移,mr(t)为0和mj(t)为0表示未发生结果迁移,Rr为路边单元的通信半径,vl为匀速行驶的目标车辆的速度,locr为卸载路边单元的位置,Rj为接收车辆的通信半径,vj为匀速行驶的接收车辆j的速度。

4.根据权利要求1所述的基于边缘计算的车路协同车联网任务卸载与迁移方法,其特征在于在(1)步骤中,所述的建模目标车辆产生的任务为:按下式建模目标车辆产生的任务H(t):

H(t)=(W(t),Z(t))

其中,W(t)为时隙t任务的数据量,W(t)的取值为2~8,Z(t)为该任务执行所需要的CPU周期数,t∈{1,2,…,T},T是总时隙,T∈[1000,4332]。

5.根据权利要求1所述的基于边缘计算的车路协同车联网任务卸载与迁移方法,其特征在于在(2)步骤中,所述的确定卸载对象和卸载子任务数量为:卸载对象为路边单元r和路上的接收车辆j,r∈{1,2,…,R},R为路边单元的总数量,R∈[1,10],j∈{1,2,…,V},V为接收车辆的总数量,V∈[5,35],对目标车辆产生的任务分为大小相等、随机排列的子任务,路边单元r与路上的接收车辆j可以处理来自目标车辆卸载的子任务,每个时隙t,目标车辆选择路边单元r与接收车辆j其中一个作为卸载对象,卸载部分子任务,在目标车辆处理的子任务为本地子任务,卸载到路边单元r或接收车辆j处理的子任务为卸载子任务,根据当前目标车辆的位置、目标车辆产生的任务、当前目标车辆可用的计算资源,用深度强化学习中的深度Q网络方法对目标车辆在每个时隙t产生的任务确定卸载对象α(t)和卸载子任务数量x(t),α(t)∈{0,1},0≤x(t)≤X,X是子任务总个数,X∈[1,10]。