[发明专利]无人机辅助多MEC服务器的任务完成率最大化方法

说明书

本发明公开了一种无人机辅助多MEC服务器的任务完成率最大化方法，主要解决现有技术中信道衰落严重、单一MEC服务器计算资源有限的问题。包括：1)搭建无人机辅助的多MEC服务器网络系统模型；2)采用时分多址协议，用户将任务输入数据部分卸载给无人机，无人机将自身无法完成的任务输入数据部分卸载给地面的多个基站进行计算；3)通过最大化用户任务完成率及最小化系统能耗，寻找最优任务完成率、CPU计算频率、发送功率、卸载决策及无人机轨迹；4)根据寻优结果设定系统工作参数实现优化。本发明能够有效提升网络计算资源，实现在计算任务高发环境下的稳定性，同时降低无人机与用户的能耗，可用于边缘计算系统。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，进一步涉及边缘计算技术，具体为一种无人机辅助多移动边缘计算MEC服务器的任务完成率最大化方法，可用于边缘计算系统中无人机辅助多边缘服务器场景用户卸载任务提高任务完成率。

背景技术

随着无线接入设备的数量持续增长，从这些设备收集的大量数据需要从一个地方传输到另一个地方以进行智能决策，这给无线电频谱有限的无线通信基础设施带来了巨大的负担。此外，众多的无线接入设备正在实现许多引人注目的新应用，例如实时视频分析、增强或虚拟现实和人工智能。然而，这些计算任务是计算密集型和延迟敏感型的，依赖于我们快速处理数据和提取有用信息的能力。

移动边缘计算可以将将繁重的计算任务从功率受限的用户转移到边缘，在靠近用户的地方处理数据，从而减少核心网络和回程网络中的流量瓶颈，实现数据的快速处理有效解决网络延迟问题。总体而言，这种分散的云架构构成了5G系统的支柱技术，通过提供云计算能力和网络边缘的服务环境，改变了传统基于云的数据处理范式。

然而，在传统的移动边缘计算网络中，移动边缘计算服务器通常以固定方式部署在地面上。由于移动边缘计算服务器与用户之间通常会受到地面障碍物遮挡导致信号阻塞和阴影而无法与地面用户建立有效的地面无线通信。鉴于这种不足，利用无人机具有易于部署、灵活移动和视距链路连接等优势，最近提出了由无人机支持的移动边缘计算网络，作为改善地面用户可靠连接的一个有前途的解决方案。

Hu Q,Cai Y,Yu G等人在其发表的论文“Joint offloading and trajectorydesign for无人机-enabled mobile edge computing systems”(IEEE Internet ofThings Journal,2019:1879-1892)中考虑部署无人机为用户提供计算服务，通过优化卸载率、用户调度和无人机轨迹，提出了用户间最大时延之和的最小化问题。Hua M,Wang Y,LiC等人在其发表的论文“无人机-aided mobile edge computing systems with one byone access scheme”(IEEE Transactions on Green Communications and Networking,2019:664-678)中考虑了一个无人机来帮助用户卸载计算任务，用户可以在本地计算，也可以将计算任务卸载到无人机。与上述研究不同，Hu X,Wong KK,Yang K等人在其发表的论文“无人机-assisted relaying and edge computing:scheduling and trajectoryoptimization”(IEEE transactions on wireless communications,2019:4738-4752)中利用无人机作为中继站来辅助用户的计算任务卸载，无人机不仅可以作为移动边缘计算服务器，还可以通过将接收到的计算任务转发到基站以进行远程计算来为用户提供通信服务。这样可以提升系统在计算任务高发环境下的稳定性，同时降低无人机的任务处理时延。上述关于无人机辅助移动边缘计算网络的研究主要考虑无人机作为移动边缘计算服务器或只考虑一个基站作为移动边缘计算服务器的场景，但在实际应用场景中，无人机的能量和计算资源有限，并且地面可能存在多个基站，因此上述方法很难解决实际问题。

发明内容