本發(fā)明屬于通信，具體涉及一種應對稀疏rsu邊緣網(wǎng)絡的非勻速車輛任務卸載方法。

背景技術：

1、隨著車聯(lián)網(wǎng)的技術的飛速發(fā)展，大量時延敏感型和計算密集型的車載應用不斷涌現(xiàn)。通過路邊單元(road?side?unit，rsu)為道路上的移動車輛提供基于車輛到基礎設施(vehicle?to?infrastructure，v2i)的邊緣計算服務，成為當前車輛網(wǎng)業(yè)務應用的一種主流解決方案。

2、然而，現(xiàn)有關于邊緣網(wǎng)絡中車輛任務卸載問題的研究，大多考慮車輛在rsu全面覆蓋的道路上行駛的理想場景，較少研究rsu稀疏部署或rsu故障可能導致部分路段網(wǎng)絡功能缺失，而車輛的高機動性和非勻速特征可能進一步導致傳輸鏈路的頻繁中斷或任務丟失，從而任務卸載失敗或服務質量惡化的問題。

3、針對以上問題，本發(fā)明提出一種應對稀疏rsu邊緣網(wǎng)絡的非勻速車輛任務卸載方法。根據(jù)任務車輛的速度變化特征和任務時延約束，動態(tài)規(guī)劃任務卸載周期，采用本地(local)、車輛到基礎設施(v2i)、車輛到車輛到基礎設施(v2v2i)相結合的混合卸載模式，動態(tài)調整任務調度策略和計算資源分配策略，能夠最大化任務完成率，降低系統(tǒng)單位任務卸載時延。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術的問題。提出了一種應對稀疏rsu邊緣網(wǎng)絡的非勻速車輛任務卸載方法。本發(fā)明的技術方案如下：

2、一種應對稀疏rsu邊緣網(wǎng)絡的非勻速車輛任務卸載方法，其包括以下步驟：

3、101、根據(jù)任務車輛i的卸載請求，獲取任務數(shù)據(jù)量si，任務計算復雜度ci，任務時延門限初始化任務車輛i的剩余任務量剩余容忍時延卸載周期數(shù)k＝0；

4、102、令k＝k+1，根據(jù)任務車輛i當前速度vi，計算任務車輛i的第k個卸載周期時長ti,k、本地卸載local模式下可處理的最大任務量si,k，以及l(fā)ocal模式下的單位任務處理時延τi,k，令任務車輛i在第k周期的卸載模式model＝local，任務車輛i的卸載任務量單位任務處理時延

5、103、如果任務車輛i處于任意路邊單元rsu?j的覆蓋范圍內，根據(jù)任務車輛i與rsuj的鏈路持續(xù)時間和rsu?j可為任務車輛i分配的計算資源計算時間內任務車輛i在v2i卸載模式下rsu?j可處理的最大任務量si,k，跳轉到步驟104，否則，跳轉到步驟106；

6、104、如果si,k＞0，計算任務車輛i在v2i卸載模式下的單位任務處理時延τi,k，跳轉到步驟105，否則，跳轉到步驟106；

7、105、如果令model＝v2i，跳轉到步驟107，否則，跳轉到步驟107；

8、106、為任務車輛i尋找v2v2i卸載模式下的最佳中繼車輛i′，其中，i≠i′，計算v2v2i模式下可處理的最大任務量和單位任務處理時延τi,k，如果si,k＞0且令model＝v2v2i，跳轉到步驟107，否則，跳轉到步驟107；

9、107、根據(jù)當前卸載模式model執(zhí)行任務卸載，令

10、108、第k周期任務卸載完成，令如果且跳轉到步驟102，否則，跳轉到步驟109；

11、109、步驟結束。

12、進一步的，所述步驟102中任務車輛i的第k個周期時長ti,k計算方法如公式(1)所示：

13、

14、公式(1)中，ρ和σ表示用于調整vi與ti,k之間關系的常數(shù)，vi表示任務車輛i的速度，vmin表示車輛的最小速度，表示任務車輛i的任務剩余容忍時延。

15、進一步的，所述步驟102、103、106中任務車輛i在本地卸載local模式、v2i卸載模式、v2v2i卸載模式下可處理的最大任務量si,k計算方法如公式(2)所示：

16、

17、公式(2)中，表示向下取整，fi表示任務車輛i的本地計算資源，θ表示單位任務大小，表示任務車輛i的剩余任務量，表示任務車輛i與rsu?j之間的鏈路持續(xù)時間，表示rsu?j可為任務車輛i分配的計算資源，表示車輛i′與其關聯(lián)rsu?j之間的鏈路持續(xù)時間，表示車輛i與rsu?j之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，計算方法如公式(3)所示：

18、

19、公式(3)中，bv2i表示v2i鏈路的帶寬，pi表示任務車輛i的發(fā)射功率，表示任務車輛i與rsu?j之間的信道增益，n0表示噪聲功率，表示任務車輛i與rsu?j之間的路徑損耗；

20、公式(2)中，表示車輛i與車輛i′之間的鏈路持續(xù)時間，計算方法如公式(4)所示：

21、

22、其中，t1,t2,t3,t4的計算方法分別如公式(5)-公式(8)所示：

23、

24、公式(5)-公式(8)中，amax與amin分別表示車輛的最大和最小加速度，rv2v表示車輛間最大通信距離，di,i′表示任務車輛i和中繼車輛i′之間的距離，μi,i′表示任務車輛i和中繼車輛i′的位置關系，計算方法如公式(9)所示：

25、

26、公式(9)中，xi表示任務車輛i的位置，xi′表示中繼車輛i′的位置；

27、公式(2)中，表示v2v2i鏈路傳輸速率，計算方法如公式(10)所示：

28、

29、公式(10)中，表示v2v鏈路傳輸速率，計算方法如公式(11)所示：

30、

31、公式(11)中，bv2v表示v2v鏈路帶寬，表示任務車輛i與中繼車輛i′之間的信道增益，表示任務車輛i與中繼車輛i′之間的路徑損耗。

32、進一步的，所述步驟102、103、106中本地卸載local模式、v2i卸載模式、v2v2i卸載模式下的單位任務處理時延τi,k計算方法如公式(12)所示：

33、

34、進一步的，所述步驟103中任務車輛i與rsu?j的鏈路持續(xù)時間計算方法如公式(13)所示：

35、

36、公式(13)中，xi表示任務車輛i的位置，xj表示rsu?j的位置，amax表示車輛的最大加速度，r表示rsu的覆蓋半徑。

37、進一步的，所述步驟103中rsu?j可為任務車輛i分配的計算資源計算方法如公式(14)所示：

38、

39、公式(14)中，表示rsu?j當前可用計算資源，表示rsu?j內總的計算資源，γ表示不為0的常數(shù)，n表示rsu?j覆蓋范圍內的任務車輛數(shù)。

40、進一步的，所述步驟106中為任務車輛i尋找v2v2i卸載模式下的最佳中繼車輛i′，并計算v2v2i模式下可處理的最大任務量si,k和單位任務處理時延τi,k，具體包括以下步驟：

41、1)初始化任務車輛i在v2v2i模式下可處理的最大任務量si,k＝0，單位任務處理時延τi,k＝∞，候選中繼車輛集合

42、2)將距離任務車輛i一跳范圍內且在任意rsu?j覆蓋范圍內的空閑車輛加入集合i′；

43、3)如果從i′中取出任意車輛i′，根據(jù)任務車輛i與車輛i′之間的鏈路持續(xù)時間車輛i′與其關聯(lián)rsu?j之間的鏈路持續(xù)時間以及rsu?j可為任務車輛i分配的計算資源計算在時間內該v2v2i鏈路可處理的最大任務量和單位任務處理時延跳轉到步驟4)，否則，跳轉到步驟5)；

44、4)如果且令令i′為任務車輛i的中繼車輛，跳轉到步驟3)，否則，跳轉到步驟3)；

45、5)輸出任務車輛i在v2v2i模式下可處理的最大任務量si,k和單位任務處理時延τi,k；

46、6)步驟結束。

47、本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：

48、本發(fā)明公開一種應對稀疏rsu邊緣網(wǎng)絡的非勻速車輛任務卸載方法?，F(xiàn)有關于邊緣網(wǎng)絡中車輛任務卸載問題的研究，大多考慮車輛在rsu全面覆蓋的道路上行駛的理想場景，較少研究rsu稀疏部署或rsu故障可能導致部分路段網(wǎng)絡功能缺失，而車輛的高機動性和非勻速特征可能進一步導致傳輸鏈路的頻繁中斷或任務丟失，從而任務卸載失敗或服務質量惡化的問題。針對以上問題，本發(fā)明提出一種應對稀疏rsu邊緣網(wǎng)絡的非勻速車輛任務卸載方法。根據(jù)任務車輛的速度變化和任務時延約束，動態(tài)規(guī)劃任務卸載周期，根據(jù)不同周期內車輛與rsu、車輛與車輛間的鏈路持續(xù)時間，采用local、v2i、v2v2i相結合的混合卸載模式，動態(tài)調整任務調度策略和計算資源分配策略，優(yōu)化系統(tǒng)資源利用率，從而最大化任務完成率，降低系統(tǒng)單位任務卸載時延。