[发明专利]车载边缘计算节点选择系统及方法

摘要

本发明公开了一种车载边缘计算节点选择系统及方法，系统包括：多个用户，向无线接入点发出任务请求，根据返回的匹配车辆信息完成自身任务卸载过程；多个车辆，每个车辆均作为车载边缘计算节点，每隔一定时间向无线接入点发送状态信息；等待与用户成功匹配，执行相应的任务，并协助用户完成任务卸载；无线接入点，接收用户和车辆边缘节点发送的数据并处理，执行节点选择方法将用户和车载边缘计算节点进行配对；无线接入节点具体包括通信约束模块、计算约束模块、初步匹配模块和资源分配模块。本发明通过最优决策车载边缘计算节点与用户的配对方案，可以使得一定区域内总的用户体验达到最大，同时保证用户‑节点对能最大效率的使用有限的频谱资源。

主权项

一种车载边缘计算节点选择系统，其特征在于，包括多个用户、无线接入节点和多个车辆；多个用户，向无线接入点发出任务请求，根据返回的匹配车辆信息完成自身任务卸载过程；多个车辆，每个车辆均作为车载边缘计算节点，每隔一定时间向无线接入点发送自己的状态信息；并等待与用户成功匹配，执行相应的任务，并协助用户完成任务卸载；无线接入点，接收用户和车辆边缘节点发送的数据并处理，执行节点选择方法，将用户和车载边缘计算节点进行配对；无线接入节点具体包括通信约束模块、计算约束模块、初步匹配模块和资源分配模块；通信约束模块，根据车辆的移动性，计算时间约束条件，确定用户和车辆之间发生配对所需要的子信道数量；通过正交频分多址将信道划分为若干带宽相等的子信道，对于相同的链路各个子信道的平均数据传输速率相等；根据车辆状态信息计算出车辆的最大通信时长，取任务本身的时间约束与车辆的通信时长的较小者，作为任务实际的总时长，该总时长包括任务发送和处理过程的时间；根据每个任务大小，计算出任务处理时间，以及算出任务的发送时间，并计算需求的数据传输速率，然后根据香农公式、噪声功率以及用户与车辆之间的信道增益矩阵算出实际数据传输速率；令需求的数据传输速率和实际数据传输速率相等，则得到每一对用户和车辆之间分配的子信道数目；计算约束模块，对处理任务所消耗能量进行建模，根据是否进行卸载分成两种情况建模：1）如果不卸载，则任务本地进行处理；在假设任务执行时间恰好为任务的时间约束的条件下，用户设备的CPU频率根据动态电压缩放技术，取最大频率与任务需求频率之间的较小值；然后计算本地消耗能量；2）如果进行卸载，则任务在车载边缘节点进行处理；计算用户设备发送与接收数据和静态功率所消耗的能量；若任务结果数据量很小，则消耗的能量和时间忽略不计；结合发送时间计算出任务卸载时用户设备消耗的能量；初步匹配模块，根据通信约束模块输出的用户‑车辆所需子信道数目、计算约束模块输出的处理任务所需消耗能量、以及用户体验评价模型，基于双边拍卖理论进行用户‑车载边缘计算节点初步匹配；通过节点可用性、节点信誉以及通信开销三个方面来衡量用户的用户体验，并基于双边拍卖理论对用户和车载边缘计算节点进行配对；资源分配模块，根据初步匹配模块输出的用户‑车辆配对方案，基于线性规划进行子信道资源分配，输出最终匹配以及频谱资源分配结果。