基于UAV边缘处理的电力包供能基站协同方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111093255A(43)申请公布日2020.05.01(21)申请号201911368726.X(22)申请日2019.12.26(71)申请人苏州电海智能科技有限公司地址215000江苏省苏州市相城区黄埭镇春丰路406号康阳大厦13层1305室(72)发明人李保罡(51)Int.Cl.H04W48/20(2009.01)H04B7/185(2006.01)H04L29/08(2006.01)H04W84/06(2009.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称基于UAV边缘处理的电力包供能基站协同方法(57)摘要本发明实例公开了一种基于UAV（无人机）边缘处理的能量定量供给基站的任务协同卸载方法，针对某电力包供电的地面基站覆盖的蜂窝区可能存在由于短时间涌入大量用户而使基站计算资源超载和能量资源短缺的情况，在空中部署一架附带有一定的计算能力UAV作为空中基站，以此减轻地面基站的负荷，提高用户的服务质量。考虑电力包供给基站能量数量，服务控制器分配最优基站，空中基站UAV接收任务数据并执行计算，将超载任务量转发至地面基站执行。即，在本发明实例中，UAV作为拥有边缘计算能力的空中基站接收地面用户的卸载任务并在其最大自身计算资源约束下实现与电力包供能地面基站的协同计算，最终实现提升用户服务质量与减轻地面基站负荷的均衡。CN111093255ACN111093255A权利要求书1/1页1.一种基于UAV边缘计算和电力包能量供给的空地基站的协同方法，其特征在于，所述方法包括：为减轻某地面基站覆盖的蜂窝区短时间内涌入大量用户使基站超载的现象，提出在空中部署一架UAV作为空中基站协助计算地面用户卸载任务的方法；利用无线网络中的中心式服务控制器来收集各个基站负载信息和电力包供能信息，使发出卸载请求的移动用户连接到最优的基站；所有地面用户采用部分卸载模式，即其任务可分割为本机计算任务和远程计算任务；对于连接到空中基站UAV的地面用户，其在本地计算的同时将其另一部分任务卸载至UAV执行计算；由于UAV的计算资源有限和能量受限，当上传任务过多超过UAV自身最大计算能力时，UAV将剩余任务转发至地面基站执行，执行完毕后将计算结果回传给地面用户。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：此方法模型包括四个过程，即依据电力包供能约束下的用户本地计算过程，卸载至空中基站UAV计算过程，选择式协作卸载过程及计算结果回传过程；对于选择式协作卸载过程采用一个二进制变量来描述，“1”表示UAV转发，“0”则反之；在各个过程中均需计算所消耗的时间和能量大小，各能耗加和为所优化目标，所产生的总时延不可超过任务最大完成时延。2CN111093255A说明书1/3页基于UAV边缘处理的电力包供能基站协同方法技术领域[0001]本发明涉及无线通信领域，尤其涉及基于边缘处理的UAV（无人机）空中基站与电力包供能地面基站协同卸载方法。背景技术[0002]随着时代的发展，人们的移动数据需求爆炸性增长，给现有的移动边缘计算处理的通信基础设施带来了巨大的压力。传统的方法是通过部署小蜂窝基站来缓解宏蜂窝基站压力，但是随着小蜂窝基站部署的密度越来越大，不仅成本高昂，而且需要巨大的能量供应，使网络运营商和国家电网遭受很大的负担。于是部署无人机作为空中基站和电力包供能基站便顺时而生。[0003]目前，现有技术中边缘计算处理的工作大多集中于蜂窝网中，用户将任务卸载邻近基站中利用其计算资源完成计算，或者利用附带有处理服务器的无人机并支持边缘计算的体系完成任务。然而，由于蜂窝网内的用户存在有大量的移动数据任务，极有可能造成地面基站处计算资源短缺、用户竞争的情况；此外，由于无人机的尺寸限制使其内的计算资源更加有限，也无法完成足量的计算任务。[0004]因此，如何在满足用户服务质量的条件下有效解决地面基站超载问题和空中基站资源利用最有效化问题是本领域技术人员亟需解决的问题。发明内容[0005]为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：一种资源协同方法，所述方法包括：在位于某蜂窝区中心位置的上空部署一架UAV（无人机）作为空中基站协助计算地面用户卸载任务，以减轻地面基站超载及用户计算需求不满足的情况。利用无线网络中的中心式服务控制器来收集各个基站负载信息，使发出卸载请求的移动用户连接到最优的基站。所有地面用户采用部分卸载模式，即其任务可分割为本机计算任务和远程计算任务。对于连接到空中基站UAV的地面用户，其在本地计算的同时将其另一部分任务卸载至UAV执行计算。由于UAV的计算资源有限，当上传任务过多时，UAV将剩余任务转发至地面基站执行，执行完毕后将计算结果回传给地面用户。[0006]此方法