[发明专利]一种基站关联和模块休眠的优化方法

权利要求书

1.一种基站关联和模块休眠的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)任务卸载通信过程：

a)由车辆发起任务卸载请求，通过上行共享信道将车辆信息和上行控制信息发送给基站；

b)基站接收到车辆的任务卸载请求和车辆信息、上行控制信息后，将车辆信息、上行控制信息和基站本身的信息通过前端链路发送给部署在边缘服务器中的集中控制器；

c)集中控制器基于当前的全局信息执行单基站关联和模块休眠算法，得到基站上行链路功能模块休眠决策和基站与车辆关联的决策；基站模块是否开启，用0-1变量y表示，和车辆与基站的关联，用0-1变量x1表示，上行链路的单基站关联和模块休眠算法求解方法如下：

(1)算法1：假设基站功能模块休眠状态已知，即变量y值已确定，则目标函数转换为整数线性问题，求解变量x1的值；

(2)算法2：基于算法1，设计一个贪心算法对变量x1和y进行求解：

A)初始所有基站模块都处于休眠状态，用集合S表示，则集合S包含所有基站；

B)存在基站模块活跃集合A，则集合A为空集；

C)根据单独开启集合S中每个基站模块，基于算法1求得x1值，由此可得到目标函数值，形成序列L1；选择对应最大值的基站j，将其与活跃集合A中的元素组成临时集合B，分别计算集合A和集合B的目标函数值a和b，如果ab，则将基站j加入集合A中并重复步骤b)c)，否则终止求解；

D)以上步骤决策得到活跃基站集合A，根据算法1可得到车辆与基站关联方案，即最终求解得到变量x1和y的值；

d)集中控制器将决策下发给基站，基站对上行链路功能模块执行启动或休眠操作，完成与车辆的关联并分配传输功率；

e)车辆将计算任务通过关联基站上行链路卸载到边缘服务器上，边缘服务器分配计算资源并执行计算任务，等运行结束即将计算结果通过基站下发给车辆；

(2)发送计算结果通信过程：

a)集中控制器基于当前的全局信息执行多基站关联和模块休眠算法，得到基站下行链路功能模块休眠决策和基站与车辆关联的决策；基站模块是否开启，用0-1变量y表示，和基站给车辆分配传输功率的多少，用实数变量x2表示，下行链路的多基站关联和模块休眠算法求解过程如下：

(1)算法1：假设基站功能模块休眠状态已知，即变量y值已确定，则目标函数转换为一个凸优化问题，求解最优解；

(2)算法2：基于算法1，设计一个贪心算法对目标函数进行求解：

A)初始所有基站模块都处于休眠状态，用集合S表示，则集合S包含所有基站；

B)存在基站活跃集合A，则集合A为空集；

C)根据单独开启集合S中每个基站模块，基于算法1求得x2值，由此可得到目标函数值，形成序列L2；选择对应最大值的基站j，将其与活跃集合A中的元素组成临时集合B，分别计算集合A和集合B的目标函数值a和b，如果ab，则将基站j加入集合A中并重复步骤b)c)，否则终止求解；

D)以上步骤决策得到活跃基站集合A，根据算法1可得到车辆与基站关联方案，即最终求解得到变量x2和y的值；

b)集中控制器将决策下发给基站，基站对下行链路功能模块执行启动或休眠操作，完成与目标车辆的关联并分配传输功率；

c)边缘服务器的计算结果通过基站的下行链路发送给车辆；

所述上行链路的单基站关联和模块休眠算法求解方法和下行链路的多基站关联和模块休眠算法求解方法中的目标函数为最大化所有用户速率减去所有基站能耗，求解的变量包括基站模块是否开启。

2.根据权利要求1所述的一种基站关联和模块休眠的优化方法，其特征在于，集中控制器维护所有基站和车辆的信息，包括基站的位置、链路带宽、能量供应功率、最大传输功率、需传输数据量大小、车辆的位置、车辆的速度。

3.根据权利要求1所述的一种基站关联和模块休眠的优化方法，其特征在于，基站和车辆配置全双工通信技术，同时基站配置协调多点联合传输技术，并且各个功能模块可以处于活跃和休眠两种状态：

如果基站传输功能模块决策为休眠状态，则该模块进入轻度休眠状态，以节省能源；

如果基站传输功能模块决策为活跃状态，则基站开启该模块，根据总关联车辆的个数，采用分时方法进行无线资源的分配。