基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法、系统、设备及应用.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CN114268357A(43)申请公布日2022.04.01(21)申请号202111426983.1(22)申请日2021.11.28(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学申请人中国电子科技集团公司第五十四研究所(72)发明人陈晨张雨茹何辞张亚生刘铁(74)专利代理机构西安长和专利代理有限公司61227代理人黄伟洪(51)Int.Cl.H04B7/185(2006.01)G06F9/50(2006.01)权利要求书3页说明书19页附图5页(54)发明名称基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法、系统、设备及应用(57)摘要本发明属于卫星通信技术领域，公开了一种基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法、系统、设备及应用，用户生成任务，用户将任务发送至附近地面站，地面站汇总任务；地面站以固定时间间隔将任务上传至接收卫星；在轨边缘计算任务分配，判断是否为时延敏感任务；是，进行最小化时延；不是，进行最小化能量；合并时延敏感和时延容忍任务分配矩阵；接收卫星根据任务分配矩阵向周围卫星分发任务，各卫星任务执行；在任务执行结果返回地面用户。本发明所提出的任务卸载策略分别针对时延敏感任务和时延容忍任务提出了考虑不同优化目标的任务卸载策略，从而有效减少了任务计算的成本，在减少系统能耗的同时提高了用户满意度。CN114268357ACN114268357A权利要求书1/3页1.一种基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法，其特征在于，所述基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法，包括：步骤一，用户生成任务，用户将任务发送至附近地面站，地面站汇总任务；地面站以固定时间间隔将任务上传至接收卫星；步骤二，在轨边缘计算任务分配，判断是否为时延敏感任务；是，进行最小化时延；不是，进行最小化能量；合并时延敏感和时延容忍任务分配矩阵；步骤三，接收卫星根据任务分配矩阵向周围卫星分发任务，各卫星任务执行；在任务执行结果返回地面用户。2.如权利要求1所述基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法，其特征在于，所述步骤二中，时延计算模型为：卫星Sj上搭载的多接入边缘计算(Multi‑accessEdgeComputing，MEC)服务器周期处理密度为γj(cycles/bit)，任务Ti的计算量为Pi，因此Pi·γj为完成该任务所需CPU数，完成计算任务Ti所需要的时延为：3.如权利要求1所述基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法，其特征在于，所述步骤二中，能量计算模型为：从地面到卫星发送任务的能量消耗为egnd，从卫星到地面发送任务的能量消耗为esat，卫星链路之间任务传输的能量消耗为eISL，εj为卫星MEC服务器计算任务时的能量消耗(j/cycle)；当接收卫星S1选择本地处理计算任务时，计算任务的能量消耗为：当接收卫星S1选择将任务分配给周围其他卫星协同处理时，计算任务的能量消耗为：4.如权利要求1所述基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法，其特征在于，所述步骤二中，时延敏感任务包括：A时延敏感任务定义矩阵Y为任务分配矩阵X与时延矩阵T的哈达玛积：其中yij表示任务Ti在卫星Sj上处理所需要的时间，对于DSTs，目标函数为：数为：2CN114268357A权利要求书2/3页B时延容忍任务，定义矩阵Z为任务分配矩阵X与能量矩阵E的哈达玛积：其中zij表示任务Ti在卫星Sj上处理所需要的能量(j)，对于DTTs，目标函数为：s.t.yij≤Δtt，xij＝{0，1},i＝1,…,N,j＝1,…,M。5.一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行权利要求1～4任意一项所述包括下列步骤：步骤一，用户生成任务，用户将任务发送至附近地面站，地面站汇总任务；地面站以固定时间间隔将任务上传至接收卫星；步骤二，在轨边缘计算任务分配，判断是否为时延敏感任务；是，进行最小化时延；不是，进行最小化能量；合并时延敏感和时延容忍任务分配矩阵；步骤三，接收卫星根据任务分配矩阵向周围卫星分发任务，各卫星任务执行；在任务执行结果返回地面用户。6.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～4任意一项所述的基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法的步骤。7.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现权利要求1～4任意一项所述的基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法。8.一种实施权利要求1～4任意一项所述的基于低轨卫星边缘计算任务卸载方法的任务卸载系统，其特征在于，所述任务卸载系统包括：用户生成任务模块，用户将任务发送至附近地面站，地面站汇总任务；地面站以固定时间间隔将任务上传至接收卫星；在轨边