[发明专利]基于策略的无线携能物联网设备的计算卸载

说明书

本发明涉及一种基于策略的无线携能物联网设备的计算卸载，1)建立系统模型所述系统模型包括一个混合接入点HAP和N个用户设备的无线传感器网络，能够独立地感知和处理数据；用户设备可以通过HAP卸载他们的感知数据和工作负载到附近的移动边缘计算MEC服务器，完成工作负载后，MEC服务器将将处理过的数据返回给用户设备；2)设计基于策略的混合MEC卸载DRL方法。本发明提出一种基于策略的无线携能物联网设备的计算卸载，解决混合移动边缘计算网络的卸载问题，通过与网络环境的交互，优化每个边缘物联网用户的能量收集时间和不同卸载方案之间的工作负载及时间分配。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及一种基于策略的无线携能物联网设备的计算卸载。

背景技术

无线物联网设备可用于数据采集和决策，如由于医疗监控的可穿戴传感器。由于计算能力有限，低功耗物联网设备可以选择性地将耗电计算卸载到附近的计算服务器。但由于射频载波信号的发射，射频无线电的功率消耗通常很高。因此，基于射频通信的数据卸载对于低功耗物联网设备来说可能是负担不起的，亟需一种高效的方法根据信道条件和能量状态来平衡其数据卸载和计算中的功耗。

发明内容

本发明提出一种基于策略的无线携能物联网设备的计算卸载，解决混合移动边缘计算网络的卸载问题，通过与网络环境的交互，优化每个边缘物联网用户的能量收集时间和不同卸载方案之间的工作负载及时间分配。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于策略的无线携能物联网设备的计算卸载，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)建立系统模型

所述系统模型包括一个混合接入点HAP和N个用户设备的无线传感器网络，能够独立地感知和处理数据；用户设备可以通过HAP卸载他们的感知数据和工作负载到附近的移动边缘计算MEC服务器，完成工作负载后，MEC服务器将将处理过的数据返回给用户设备；

2)设计基于策略的混合MEC卸载DRL方法。

进一步地，所述系统模型具体为：

设N＝{1，2，…，N}表示所有边节点的集合，S_i表示i∈N的第i个边节点；每个节点都配有一个天线，能够以恒定的发射功率从HAP收集能量；HAP和节点S_i之间的复杂上下行信道分别用h_i∈C和g_i∈C表示；每个S_i被分配一个时隙t_i用于其数据卸载，并且能够在同一时隙中收集能量；每个边缘节点S_i的工作负载由L_i给出，L_i定义为要在MEC服务器上本地或远程处理的数据比特数。

进一步地，所述系统模型的卸载步骤包括：

1.1)混合MEC卸载

从每个用户卸载到MEC服务器的数据可以在被动反向散射通信或主动射频通信中执行；在被动模式下，HAP的波束形成提供用于边缘节点执行反向散射通信的载波信号：一部分入射射频信号被反射回来，而另一部分仍被天线捕获并转换成能量；将每个时隙t_i划分为三个子时隙，第一个子时隙t_h，j被用于用户设备获取射频功率，以维持本地计算和数据卸载的能量消耗；后面的两个子槽t_a，j和t_p，j分别用于主动和被动模式下的数据卸载；

1.2)工作量分配

每个时隙产生的工作负载可以在本地计算、主动卸载和被动卸载之间进行分配；不同的计算方案具有不同的处理能力和能量消耗。因此，MEC卸载方案的设计目的是根据工作负载的动态特性、信道条件和各边缘设备的能量供应情况，将工作负载最优地划分到三种方案：

a.主动卸载方案：