[发明专利]一种基于二阶梯度估计的海洋雾节点在线资源管理方法

说明书

本发明提供一种基于二阶梯度估计的海洋雾节点在线资源管理方法。实现步骤为：数据初始化；雾节点在资源分配周期获取资源分配动作；雾节点在资源分配周期获取资源分配动作对应的成本值；计算梯度估计参数；雾节点为下一个资源分配周期更新计算资源分配动作，根据计算资源分配动作决定在资源分配周期对收集到的数据实时分配雾节点的计算资源。在约束函数知晓的情况下，本发明针对海上通信资源有限，为不同应用数据在线调度雾节点处的计算资源，实现数据利用分配到的计算资源进行预处理以达到节省用于传输数据的通信资源，既保证不同应用的通信服务质量，同时有效提高通信资源传输效率，降低海上通信的成本。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种基于二阶梯度估计的海洋雾节点在线资源管理方法。

背景技术

随着人类海洋活动的愈加频繁，用于海洋活动的各种设备也随之增加，这些设备会产生诸如海洋环境观测、海洋生物活动监测、气象统计等大量数据，这些数据经船舶，浮标上的雾节点接收、处理及传输，基站，卫星接收到雾节点发来的数据并将数据传输到岸基用户，以达到对海洋数据进行统一的管理、分析及应用。与地面通信不同，海上通信存在通信资源有限、缺乏基础通信设施、通信成本高昂等问题，其中，最迫切需要解决的问题是如何高效利用有限的通信资源传输数据提高海上通信效率。当前的资源管理方法并未对该问题进行有效解决，未考虑利用雾节点的计算资源在雾节点处对数据实时分配，从而实现数据利用分配到的计算资源进行预处理以达到节省用于传输数据的通信资源，提高海上通信效率，也未考虑满足不同海洋应用的服务质量需求。

发明内容

本发明提供一种基于二阶梯度估计的海洋雾节点在线资源管理方法，该方法不需要成本函数和约束函数的显示表达，在约束函数知晓的情况下，该方法通过合理调度雾节点处的计算资源对数据实时分配，从而实现数据利用分配到的计算资源进行预处理以达到节省用于传输数据的通信资源，提高海上通信效率，并且满足不同海洋应用的服务质量需求。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种基于二阶梯度估计的海洋雾节点在线资源管理方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、对进行初始化，t＝1，其中，x_t表示雾节点在第t个资源分配周期的资源分配动作，这里资源分配动作包含雾节点在资源分配周期可以给数据分配的计算资源，计算资源是虚拟化的，没有单位，现实中可以是算力，可以是内存大小，频率的函数，Λ_t表示在第t个资源分配周期的梯度参数，C表示公式的界限，λ_t表示在第t个资源分配周期的对偶变量，通过公式为下一个资源分配周期更新对偶变量λ_t+1，[x]⁺＝max{x,0}，d表示维度，δ表示大于0的预选常数，α和μ表示预定义常数，β表示正步长的常数，u_n,t表示独立于单位球的表面；

S2、雾节点基于公式在第t个资源分配周期获取资源分配动作x_t和x_t+δu_n,t，其中，n＝2…N，X表示设定的可行集合，由于成本函数在设定中是未知，则成本的梯度表示为：

从步骤S2到步骤S5循环进行，每循环一次t加1；

S3、雾节点在第t个资源分配周期获取资源分配动作x_t和x_t+δu_n,t对应的成本值f_t(x_t)Hz/bit，f_t(x_t+δu_n,t)Hz/bit；

S4、计算梯度估计参数和

S5、雾节点基于公式更新下一个资源分配周期更新计算资源分配动作P_t+1，根据计算资源分配动作P_t决定在资源分配周期对收集到的数据实时分配雾节点的计算资源。