[发明专利]一种智能电网供电系统的计算卸载与资源分配方法

说明书

本发明提出了一种智能电网供电系统的计算卸载与资源分配方法，用以解决现有技术只是从用户的角度研究MEC系统的性能指标，增加了实时能源成本的问题；其步骤为：首先，搭建无线供电移动边缘计算系统模型，包括N个天线阵列的BS和K个单天线用户集；其次，在用户时延限制下，以BS的传输功率和实时能量需求的总和的最小值为目标构建目标函数，并给出目标函数的约束条件；最后，分别在完备CSI和非完备CSI情况下，求得目标函数的最优解。本发明提出了一种联合实时资源管理和能源交易策略，以降低无线移动通信系统的能源成本，并证明了在完备和非完备CSI场景下，能够提高智能电网供电系统的能效和降低总能耗。

技术领域

本发明涉及智能电网供电系统技术领域，特别是指一种智能电网供电系统的计算卸载与资源分配方法。

背景技术

近年来，随着人工智能、大数据和物联网(IoTs)技术的进步，人们设想，未来的无线网络需要通过实时通信和计算来支持大量低功率的无线设备(如传感器和可穿戴设备)。因此，如何为这些无线设备提供丰富的计算能力和可持续的能源供给成为了一个关键的技术挑战。基于此，提出了两种有效的解决方案，移动边缘计算(MEC)和无线功率传输(WPT)。MEC允许无线设备(WDs)将繁重的计算任务卸载到边缘服务器，提高了计算效率。同时，WPT为低功率电子设备充电提供了一个可行和方便的解决方案。

然而，对于无线充电MEC系统，巨大的能源需求成为主要的运营费用(OPEX)。同时，当基站的能源预算不足时，可能需要电网提供额外的实时能源供应，以满足用户的需求，这就使运营商承担了失去利润的风险。因此，为基站配备可再生能源收集装置以实现绿色通信被认为是一种很有效的解决方案。此外，随着新型智能电网技术的实施，可以建立与电网的双向能源交易，网络可以最大限度地利用本地产生的可再生能源，并将多余的能源卖回电网。

最近，有一些研究考虑了无线充电的MEC系统。例如，文献[1]--[C.You,K.HuangandH.Chae,“EnergyEfficientMobileCloudComputingPoweredbyWirelessEnergyTransfer,”IEEEJ.Sel.AreasCommun.,vol.34,no.5,pp.1757-1771,May2016.]考虑了一个基本的单用户系统，它旨在最大限度地提高用户的成功计算概率，将所提出的优化问题转化为两个等价子问题，并用凸优化理论求解。为了克服移动设备的双重近远效应，文献[2]--[X.Hu,K.WongandK.Yang,“WirelessPoweredCooperation-AssistedMobileEdgeComputing,”IEEETrans.WirelessCommun.,vol.17,no.4,pp.2375-2388,April2018.]研究了协同通信在双用户WPT-MEC系统的计算卸载中的使用，目的是最小化BP的传输能量。对于多用户场景，文献[3]--[S.BiandY.J.Zhang,“ComputationRateMaximizationforWirelessPoweredMobile-EdgeComputingWithBinaryComputationOffloading,”IEEETrans.WirelessCommun.,vol.17,no.6,pp.4177-4190,June2018.]通过联合优化个人计算模式选择和系统传输时间分配，研究了多用户网络中加权和计算率最大化问题，然后，提出了一种基于乘子分解技术交替方向法的低计算复杂度方法。但是，文献[1]-[3]只是从用户的角度研究系统的性能指标。虽然文献[2]中的工作考虑了BS(basestation基站)的能源消耗，但没有涉及现货市场的实时能源成本。

发明内容

针对上述背景技术中存在的不足，本发明提出了一种智能电网供电系统的计算卸载与资源分配方法，解决了现有技术只是从用户的角度研究MEC系统的性能指标，增加了实时能源成本的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种智能电网供电系统的计算卸载与资源分配方法，其步骤如下：