[发明专利]一种基站关联和模块休眠的优化方法

说明书

本发明公开了一种基站关联和模块休眠的优化方法，以最大化传输速率同时最小化能耗开销为基准，在机会网络环境中首先动态构建节点初始信息，节点包括集中控制器、基站和车辆三类；车辆通过传感器收集车内外信息，并将该信息上传给基站；基站将收集到的车辆信息通过前端链路上传给集中控制器；集中控制器基于全局信息执行算法得到基站模块休眠决策和基站与车辆的关联决策，然后下发给基站；基站根据决策执行模块休眠或启动操作，完成与车辆的关联并给车辆分配传输功率。车辆可将计算任务通过基站上行链路卸载到边缘服务器进行计算，边缘服务器再将计算结果通过基站下行链路发送给车辆。本发明使得车辆通信中获得最大的传输速率并且消耗最少能耗。

技术领域

本发明属于数据传输技术领域，更具体的说是涉及一种基站关联和模块休眠的优化方法。

背景技术

随着物联网技术的蓬勃发展，车联网作为物联网的典型应用，利用车载传感装置获取车辆运行参数和道路等交通基础设施的使用状态，实时感知交通路况，并且通过网络完成信息的互联互通，为用户提供更加丰富、智能和安全的出行服务。其中，车辆需迅速将通过传感器采集到的车内、外海量信息进行分析和处理，然后根据计算结果辅助用户驾驶，比如规避行人、减速慢行等。以上应用都是计算密集和延迟敏感的，由于车辆本身有限的计算能力和电量能源，其不能很好地满足这些应用的计算资源和延时需求。

移动边缘计算的出现旨在使得移动计算更加高效和环保。移动边缘计算在网络边缘提供了计算资源，提供低延迟、可靠的、高效的计算服务。车辆可以将传感器采集到的信息和计算密集型任务通过无线接入网络上行链路卸载到边缘服务器上，利用边缘服务器强大的计算能力完成海量信息的整合和处理，并通过下行链路将计算结果发送给车辆。基于边缘计算，大多数计算负荷从车辆转换到边缘服务器，显著降低车辆的能量消耗和计算延迟。然而，车辆每次卸载计算任务的同时，需要将大量的状态信息数据上传，这样不仅浪费大量的移动带宽，同时增大了计算延迟。

数字孪生是终端用户或终端设备的数字表示，位于边缘云的虚拟网络中。车辆通过无线接入网络将车辆当前状态信息上传到边缘服务器，边缘服务器根据接收到的数据创建一个车辆的虚拟对象；接下来，边缘服务器根据该对象拥有的信息进行融合、分析和处理；最后，边缘服务器将计算结果通过基无线接入网发送回车辆。基于数字孪生技术，车辆只需将当前时刻发生变化的状态信息进行上传，从而降低了数据传输的带宽需求。尽管如此，由于车辆的移动性和复杂的行驶环境，现有无线接入网络架构为延迟敏感性服务提供可靠的卸载服务仍然具有挑战性。同时，如果太多的车辆选择同时将任务卸载，则有可能产生严重的计算延迟，从而降低服务质量。

5G移动通信时代的到来，无线接入网络正逐步步入密集化时代，各种基站密集部署为移动用户提供高带宽、低延迟服务。其中，全双工通信和协调多点联合传输是5G实现方案中的关键技术。全双工通信已经成为无线通信数据传输系统的解决方法方案之一，相比与半双工通信，全双工通信技术使得通信节点能够在相同的频率资源上同时发送和接收信号，具有更大的系统吞吐量。协调多点联合传输是超密集网络中一种很有前景的方法，它可以充分利用一组附近的基站来联合向移动用户传输数据，以功率放大的方式显著提高用户数据速率。由于实时数据传输量是动态的，以上两种技术的关键问题在于如何进行合理的无线资源分配以提供高带宽、低延迟服务，以及进行能耗优化——密集部署的基站所有功能模块都处于活跃状态是耗费能源的。

因此，提供一种基站关联和模块休眠的优化方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对上述研究现状和存在的问题，提供了一种基站关联和模块休眠的优化方法，最大化传输速率以便于提供可靠、低延迟通信，同时最小化基站能耗开销，节省能源。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基站关联和模块休眠的优化方法，包括如下步骤：

(1)任务卸载通信过程：