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面向車輛邊緣計(jì)算的任務(wù)合作卸載

2024-02-02 09:29:20魯蔚鋒印文徐費(fèi)漢明
工程科學(xué)與技術(shù) 2024年1期
關(guān)鍵詞:計(jì)算資源終端設(shè)備時延

魯蔚鋒,印文徐,王 菁,費(fèi)漢明,徐 佳*

(1.南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,江蘇南京 210023;2.江蘇省大數(shù)據(jù)安全與智能處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210023;3.國鐵吉訊科技有限公司,北京 100081)

近年來,物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)和自動駕駛技術(shù)已經(jīng)成為研究的一大熱點(diǎn)[1]。隨著車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的不斷更新和發(fā)展,終端車輛具備了計(jì)算、通信和緩存的功能,這些技術(shù)在智能車輛網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用[2]??紤]到車聯(lián)網(wǎng)中實(shí)際的資源擁有情況,單一的路邊單元可能無法滿足終端設(shè)備的各項(xiàng)資源需求,造成了不必要的時延和能量的損耗,通過結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)中的合作任務(wù)卸載機(jī)制可以有效地提高系統(tǒng)的資源利用率,減輕網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)擔(dān),進(jìn)一步降低時延。

目前國內(nèi)外有很多研究車聯(lián)網(wǎng)中通信、計(jì)算和緩存資源的聯(lián)合分配問題[3–5]以及由云邊端組成的3層分布式系統(tǒng)中的卸載問題[6–8]。Fan等[9]結(jié)合了基站的緩存和計(jì)算資源,設(shè)計(jì)了一種資源管理算法,指導(dǎo)基站聯(lián)合調(diào)度計(jì)算卸載和數(shù)據(jù)緩存分配。Zhou等[10]結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算、通信和緩存資源,設(shè)計(jì)了一種新穎的以信息為中心的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)框架,該框架支持邊緣計(jì)算中的內(nèi)容緩存和計(jì)算。Zhou等[11]研究了動態(tài)多用戶移動邊緣計(jì)算系統(tǒng)中計(jì)算卸載和資源分配的聯(lián)合優(yōu)化,不僅考慮到任務(wù)的延遲約束還考慮異構(gòu)計(jì)算任務(wù)的不確定資源需求。Xue等[12]將非正交多址(NOMA)技術(shù)引入MEC系統(tǒng)中,提出了一種用于子信道分配的低復(fù)雜度次優(yōu)匹配算法。Zhao等[13]考慮時延敏感型任務(wù)的卸載問題,將該問題建模為傳輸功率、子載波和計(jì)算資源分配聯(lián)合優(yōu)化,通過一個迭代算法順序處理,通過等價參數(shù)凸規(guī)劃獲得最優(yōu)解。Kuang等[14]研究MEC中協(xié)同計(jì)算任務(wù)卸載和資源分配聯(lián)合問題,通過對計(jì)算卸載決策、協(xié)同選擇、功率分配進(jìn)行分別建模從而最小化系統(tǒng)時延。Dong等[15]設(shè)計(jì)了一種新型節(jié)能的主動復(fù)制機(jī)制,采用延遲率計(jì)算跟隨車輛作為主車輛的備份,保證了系統(tǒng)的可靠性。Zhu等[16]采用多智能體深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方案,考慮了多車輛環(huán)境的不確定性,使車輛能夠做出卸載決策以獲得最優(yōu)的長期獎勵。Zhu等[17]提出了一種新型的移動邊緣服務(wù)器機(jī)制,把邊緣服務(wù)器部署在移動車輛上形成車載邊緣,共同優(yōu)化車輛的最優(yōu)路徑規(guī)劃和系統(tǒng)的資源分配方案。Liu等[18]用博弈論的方法解決時延敏感型任務(wù)的傳輸調(diào)度優(yōu)化問題,在不同終端用戶之間設(shè)計(jì)一個合理的非合作博弈,來找到最優(yōu)的卸載方案。

目前已有的研究通常以時延和能耗作為約束條件來最小化系統(tǒng)總成本或最大化系統(tǒng)效用從而提出各種方案來解決優(yōu)化問題,沒有以最小化系統(tǒng)時延為目標(biāo),不能滿足低時延的需求??紤]到車聯(lián)網(wǎng)中實(shí)際的資源擁有情況,路邊單元和邊緣服務(wù)器相對于云服務(wù)器來說,計(jì)算能力和存儲能力不足。單一的路邊單元可能無法滿足終端設(shè)備的各項(xiàng)資源需求,導(dǎo)致不必要的時延和能量損耗。本文通過結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)中的合作任務(wù)卸載機(jī)制可以有效地提高系統(tǒng)的資源利用率,減輕網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)擔(dān)來降低時延,不僅充分研究了車輛邊緣計(jì)算系統(tǒng)中的通信模型和計(jì)算資源分配問題,還考慮到車聯(lián)網(wǎng)中停泊車輛和路邊單元實(shí)際的資源擁有情況,設(shè)計(jì)了對應(yīng)的合作集群來協(xié)作終端設(shè)備完成任務(wù)的計(jì)算卸載,利用系統(tǒng)的空閑資源提高系統(tǒng)計(jì)算能力,以減少系統(tǒng)時延為目標(biāo)設(shè)計(jì)算法。本文的主要貢獻(xiàn)包括3個方面:

1)設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)k聚類算法來劃分不同的路邊單元合作集群,不僅根據(jù)地理位置來劃分,還考慮了實(shí)際的計(jì)算負(fù)載狀況;

2)設(shè)計(jì)了一種任務(wù)合作卸載算法,充分利用了路邊單元和停泊車輛空閑的可用資源,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的負(fù)載均衡;

3)應(yīng)用不同數(shù)據(jù)集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的算法可以找到有效的任務(wù)卸載方案。

1 系統(tǒng)模型

1.1 3層系統(tǒng)架構(gòu)

如圖1所示,將車聯(lián)網(wǎng)中的任務(wù)合作卸載系統(tǒng)模型分為3層,分別為云服務(wù)器層、路邊單元合作集群層和停泊車輛合作集群層。云服務(wù)器層位于遠(yuǎn)距離的云端數(shù)據(jù)中心,與邊緣服務(wù)器和路邊單元之間通過有線鏈路進(jìn)行通信。路邊單元合作集群層位于更加靠近終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)邊緣,位于同一合作集群的路邊單元之間可以進(jìn)行X2通信[19]。停泊車輛合作集群層主要位于現(xiàn)實(shí)場景中的一些停車場,通過與邊緣服務(wù)器之間的無線通信協(xié)助完成任務(wù)的計(jì)算,來拓展邊緣服務(wù)器的計(jì)算能力。

圖1 3層系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Three-tier system architecture

系統(tǒng)中所有路邊單元的集合為G,將所有路邊單元劃分為 ?個合作集群,一個路邊單元的合作集群表示為:M?G。為了最小化路邊單元之間的通信時延,通過距離來進(jìn)行集群的劃分。同時為了提高合作集群的高效性,允許一個路邊單元屬于多個不同的合作集群。每個路邊單元m的計(jì)算資源為fm,代表路邊單元m的計(jì)算能力,整個合作集群M的計(jì)算資源為FM=。停泊的車輛集合為PV,每個停泊車輛i∈PV的空閑計(jì)算資源為fi,則整個停泊車輛合作集群的計(jì)算資源為FV=

車聯(lián)網(wǎng)中終端設(shè)備的集合為J,每一個終端設(shè)備j∈J會通過無線鏈路連接到與它最近的路邊單元,連接到同一路邊單元m的終端設(shè)備集合表示為Jm∈J。對于每一個終端設(shè)備j的計(jì)算任務(wù)用三元組表示aj=(z j,cj,bj),?j∈J,其中,z j、cj、bj分別表示任務(wù)數(shù)據(jù)量大小、計(jì)算任務(wù)所需要CPU圈數(shù)和任務(wù)時延限制。

1.2 合作集群

本文利用改進(jìn)的k聚類算法[20]來進(jìn)行路邊單元合作集群的劃分,提出了路邊單元合作集群劃分算法,將路邊單元集合G劃分為 ?個合作集群,使各集群的聚類平方和最小,即以下目標(biāo)函數(shù)最小:

式中,Md為第d個路邊單元合作集群,每個路邊單元m至少屬于一個合作集群,并且=G,?(m)為路邊單元m所屬合作集群的平均聚類中心,可表示為:

式中,Am為路邊單元m所在的合作集群集合,md為其中每個合作集群的聚類中心。

一些固定停靠車輛的區(qū)域都可以看作是一個停泊車輛合作集群,比如路邊的停車位、商場的停車場等。所有停泊車輛的空閑資源共同構(gòu)成整個合作集群的可用資源。當(dāng)多個終端設(shè)備接入到同一路邊單元時,用來表示每個終端設(shè)備j在路邊單元m中的資源分配情況,其中,為計(jì)算資源分配,為通信資源分配。

1.3 通信模型

終端設(shè)備的任務(wù)可以在本地計(jì)算也可卸載計(jì)算,系統(tǒng)計(jì)算卸載模型一共分為4種情況,如圖2所示:

圖2 計(jì)算卸載模型Fig.2 Computational of fload model

1)當(dāng)終端設(shè)備關(guān)聯(lián)的路邊單元m資源充足時,終端設(shè)備j會通過無線通信將任務(wù)卸載到路邊單元m計(jì)算。終端設(shè)備j到路邊單元m的無線通信速率為:

由此可得,終端設(shè)備j卸載任務(wù)到路邊單元m的傳輸時延為:

2)當(dāng)路邊單元m的資源不足無法滿足終端設(shè)備的需求時,路邊單元m會將任務(wù)aj通過X 2通信傳輸給資源充足的路邊單元n,m和n位于同一路邊單元合作集群,可以協(xié)同完成任務(wù)的計(jì)算。

路邊單元m到n之間的傳輸時延為:

1.4 計(jì)算模型

相比于邊緣服務(wù)器,終端設(shè)備的計(jì)算能力有限,在選擇任務(wù)的計(jì)算卸載決策時要考慮終端設(shè)備的資源擁有情況。終端設(shè)備j將任務(wù)在本地計(jì)算的時延為:

式中,fj為終端設(shè)備j的CPU本地計(jì)算能力(即每秒CPU的圈數(shù))。

本地計(jì)算的CPU能耗為:

式中,v為一個常量參數(shù),跟終端設(shè)備的CPU硬件結(jié)構(gòu)相關(guān)[21]。

則任務(wù)aj在終端設(shè)備j總共的本地計(jì)算時延為:

式中: τj代表當(dāng)終端設(shè)備j資源不充足時,任務(wù)在設(shè)備本地等待處理的平均等待時間?!蕒0,1}代表終端設(shè)備j資源是否充足的標(biāo)識變量,即當(dāng)tj>bj或者Ej>時,=0;當(dāng)資源充足時,=1。

任務(wù)進(jìn)行計(jì)算卸載時首先會卸載到離終端設(shè)備最近的路邊單元m,再根據(jù)當(dāng)前路邊單元資源是否充足來決定任務(wù)在路邊單元m計(jì)算還是借助路邊單元合作集群計(jì)算。

當(dāng)多個終端設(shè)備接入到同一路邊單元時,路邊單元m分配給終端設(shè)備j的計(jì)算資源為:

任務(wù)aj卸載到路邊單元m的總執(zhí)行時延為傳輸時延與計(jì)算時延之和:

1.5 問題的定義

本文的優(yōu)化目標(biāo)是最小化任務(wù)執(zhí)行的總時延,任務(wù)執(zhí)行的總時延包括任務(wù)本地計(jì)算時延和任務(wù)卸載計(jì)算時延,故可以定義系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù):

約束1代表路邊單元分配給接入終端設(shè)備的通信資源限制;約束2代表每個路邊單元m的計(jì)算資源限制;約束3和約束4代表任務(wù)只能在一個地方執(zhí)行。

目標(biāo)函數(shù)和約束條件中包含多個非連續(xù)的0~1決策變量{x,y},并且多個0~1變量之間存在耦合關(guān)系,導(dǎo)致了這個優(yōu)化問題是混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題,并且這個問題是NP難的。

定理1優(yōu)化問題是NP(非確定性多項(xiàng)式時間)難的。

假設(shè)目標(biāo)函數(shù)只包含一個0~1決策變量x,則可看作是一個0~1背包問題[22],由于0~1背包問題是一個典型的NP難問題,而優(yōu)化問題比0~1背包問題更加復(fù)雜,所以優(yōu)化問題也是個NP難問題。因此,在第1.3節(jié)中設(shè)計(jì)了具體的算法來求解這個優(yōu)化問題。

2 算法設(shè)計(jì)

2.1 路邊單元合作集群劃分算法

路邊單元合作集群劃分算法是一個不斷迭代的過程,首先選取 G個合作集群中心,然后根據(jù)路邊單元和這些合作集群中心的歐式距離,找到每個路邊單元所屬的合作集群。再根據(jù)式(1)更新合作集群的中心,不斷重復(fù)上述步驟,直到滿足某個終止條件。

算法1給出了路邊單元合作集群劃分算法的詳細(xì)步驟,步驟1隨機(jī)選取 ?個初始合作集群中心;步驟2~5對于每個單元m,計(jì)算其與每個合作集群中心的距離,距離哪個集群中心近,就劃分到對應(yīng)的合作集群中,得到初始的合作集群;步驟7重新計(jì)算?個集群的中心;步驟8根據(jù)新的集群中心重新歸類每個單元m屬于的集群;步驟9-14是看算法是否滿足指定的終止條件,如果滿足3個終止條件中的任意一個,則直接返回最終的路邊單元合作集群算法結(jié)束,如果不滿足則回到步驟7繼續(xù)迭代。

2.2 任務(wù)合作卸載算法

為了方便描述,將優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)表示為minF(x,y)的形式??紤]到目標(biāo)函數(shù)求解的復(fù)雜性,采用塊連續(xù)上界最小化(BSUM)[23]的分布式迭代優(yōu)化方法來求解,BSUM方法的核心思想是將整個優(yōu)化變量拆分為多個變量塊,通過迭代的方法,在固定其他變量塊的同時,來優(yōu)化單一的變量塊,直到達(dá)到預(yù)定的精度閾值(上限)。利用BSUM方法求解優(yōu)化問題首先要解決兩個問題,一個是目標(biāo)函數(shù)的非凸問題,一個是0~1變量的非連續(xù)問題。

為了解決目標(biāo)函數(shù)的非凸問題,通過添加平方懲罰項(xiàng)定義目標(biāo)函數(shù)的近似上界函數(shù),在每次迭代優(yōu)化過程中,不直接對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解,而是對它的近似上界函數(shù)F求解。文獻(xiàn)中[23]已經(jīng)證明優(yōu)化近似上界函數(shù)的方法是合理的,優(yōu)化原始目標(biāo)函數(shù)的近似上界函數(shù)可以保證原始目標(biāo)函數(shù)是嚴(yán)格下降的。其中對應(yīng)變量x和y的近似上界函數(shù)分別為Fx和Fy:

式中, ξ為一個大于0的懲罰參數(shù),x?代表在當(dāng)前迭代中固定變量y而得到的最優(yōu)解,y?代表在當(dāng)前迭代中固定變量x而得到的最優(yōu)解。

為了解決0~1變量的非連續(xù)問題,將變量x和y線性松弛成0到1之間的連續(xù)變量,則可以定義2個變量的可行解空間為:

在每次迭代t時,通過求解目標(biāo)函數(shù)的近似上界函數(shù)來得到當(dāng)前的最優(yōu)解,即在第t+1次迭代時用以下方式來更新x和y的值:

由于最終求解出的優(yōu)化變量是0到1之間的連續(xù)變量,所以需要把它們重新變?yōu)?~1變量,借助閾值舍入技術(shù)[24]來將松弛后的變量重新變回一個0~1變量。這里舉例說明閾值舍入技術(shù),假定一個求解后的優(yōu)化變量∈X和一個舍入閾值σ ∈(0,1),則對應(yīng)變量的取值為:

上述的閾值舍入技術(shù)同樣也可應(yīng)用于變量y,然而通過閾值舍入后得到的解可能會超過系統(tǒng)的通信資源和計(jì)算資源限制。所以將近似上界函數(shù)變成為新的舍入問題F+wγ,即對式(20)的約束條件2和3進(jìn)行以下調(diào)整:

式中, γρ和 γf分別為通信資源和計(jì)算資源可容忍的最大誤差值,總誤差γ=γρ+γf,w為總誤差的權(quán)重參數(shù), γρ和 γf分別表示為:

對應(yīng)問題F和它對應(yīng)的舍入問題F+wγ,可以根據(jù)整性間隙的值來評估舍入技術(shù)的優(yōu)劣,根據(jù)文獻(xiàn)[24]中對整性間隙的定義和證明,可以得出以下結(jié)論:

定理2(整性間隙)給定一個問題F它對應(yīng)的舍入問題F+wγ,對應(yīng)的整性間隙為:

整性間隙是用來衡量松弛后的優(yōu)化問題和原優(yōu)化問題之間的相關(guān)性。當(dāng)整性間隙 β(β ≤1)越接近1時,說明對應(yīng)的舍入技術(shù)越好。

算法2路邊單元合作集群劃分算法。

輸入:所有路邊單元的計(jì)算資源fm,所有車輛的計(jì)算資源fi;

算法2展示了任務(wù)合作卸載算法的具體步驟和過程。步驟1~7表示每個終端設(shè)備j∈J首先會根據(jù)自身資源的擁有情況來判斷任務(wù)是在本地計(jì)算還是卸載計(jì)算。對于每個卸載到路邊單元m的計(jì)算任務(wù)aj,執(zhí)行步驟8~22來找到最優(yōu)的卸載決策。步驟9表示初始化t=0 和 ε , ε是一個很小的正數(shù),用來保證算法收斂到 ε最優(yōu)解[24],具體解釋在定理2中做出說明。步驟10表示找到一個初始可行解,步驟11~16代表算法的迭代過程,在每次迭代的過程中通過求解式(23)和(24)來不斷更新x和y,直到,來保證收斂到 ε最優(yōu)解。步驟17表示通過閾值舍入技術(shù)求解舍入問題+wγ,得到對應(yīng)的0~1決策變量x(t+1),y(t+1)。步驟18~20表示計(jì)算當(dāng)前問題的整性間隙β ,如果 β ≤1代表當(dāng)前的舍入方案是可行的,輸出最優(yōu)的卸載決策x?,y?。

定理3(收斂性)BSUM算法收斂到 ε最優(yōu)解的時間復(fù)雜度為O(lg(1/ε)),是一個次線性收斂。

算法 ε的最優(yōu)解xε∈X代表:xε∈{x|x∈X,F(x,y)-F(x?,y)≤ε},其中,F(xiàn)(x?,y)是目標(biāo)函數(shù)針對于變量x的全局最優(yōu)值。

3 實(shí)驗(yàn)仿真

3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

基于Python3.0的環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真,為了驗(yàn)證本文路邊單元合作集群劃分算法的有效性,采用全球基站開放數(shù)據(jù)庫中的基站位置真實(shí)數(shù)據(jù)[25],共包括全球5萬多個基站的相關(guān)數(shù)據(jù),模擬現(xiàn)實(shí)場景中路邊單元合作集群的劃分。聚類算法的精度閾值設(shè)為0.005,最大的迭代次數(shù)設(shè)為3000。為評估任務(wù)合作卸載算法的各項(xiàng)性能,假設(shè)每個路邊單元附近有20~50個終端用戶,每個終端用戶大約每分鐘產(chǎn)生一個計(jì)算任務(wù),車輛的計(jì)算資源在0.5到1.0 GHz之間,路邊單元的計(jì)算資源在2到5 GHz之間,云層的計(jì)算資源認(rèn)為是無窮大的,任務(wù)的數(shù)據(jù)量大小在2到6GB之間,任務(wù)的時延限制在0.5到10 s之間。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖3是250個基站聚類之前的實(shí)際位置。圖4是通過路邊單元合作集群劃分算法聚類之后的效果。

圖3 基站位置Fig. 3 Base station location

圖4 聚類效果Fig. 4 Clustering effect

從圖4可以看出,本文提出的算法將所有的基站劃分為了5個不同的合作集群,每個聚類中心一般都位于所有合作集群的中心,并且集群之間可以相互覆蓋,證明了本文算法的有效性。

為了證明提出的任務(wù)合作卸載算法的優(yōu)越性,將本方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與只本地計(jì)算、只卸載計(jì)算、無緩存隊(duì)列、聯(lián)合優(yōu)化方案[9]和無合作卸載進(jìn)行對比,無合作卸載方案是指路邊單元之間不存在卸載任務(wù)的合作計(jì)算;聯(lián)合優(yōu)化方案是指考慮到本地處理能力和卸載能力,集中優(yōu)化移動邊緣計(jì)算中的聯(lián)合資源分配。圖5展示了在不同終端用戶數(shù)量和不同路邊單元數(shù)量下系統(tǒng)總時延的變化曲線,這里的系統(tǒng)總時延就是優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。從圖5(a)可以看出,本文提出的合作任務(wù)卸載方案在不同終端用戶數(shù)量下系統(tǒng)總時延都要低于其他4種方案,可以降低23%的系統(tǒng)時延,說明本文方案可以有效地降低系統(tǒng)任務(wù)處理的總時延。從圖5(b)可以看出,在不同路邊單元數(shù)量下,本文方案也能發(fā)揮出很好的性能。當(dāng)路邊單元數(shù)量達(dá)到50左右時,本文方案、只卸載計(jì)算和無合作卸載的總時延變化都趨于穩(wěn)定,說明在當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)下,此時的路邊單元數(shù)量剛好達(dá)到系統(tǒng)平衡點(diǎn),路邊單元合作集群有著充足的計(jì)算資源,可以很好地完成所有任務(wù)的卸載計(jì)算。

圖5 不同情況下總時延的變化Fig. 5 Variation of total delay in different situations

圖6展示了在不同終端用戶數(shù)量和不同路邊單元數(shù)量下系統(tǒng)吞吐量的變化曲線,這里的吞吐量指的是系統(tǒng)每秒鐘所能處理的數(shù)據(jù)量。從圖6(a)可以看出,本文提出的方案在不同終端用戶數(shù)量下都有著優(yōu)于其他方案的系統(tǒng)吞吐量,相比之下,本文方案能提升28%的吞吐量性能,是因?yàn)楸疚奶岢龅娜蝿?wù)合作卸載不僅考慮了終端用戶和路邊單元的資源負(fù)載情況,還借助了合作集群之間的空閑計(jì)算資源,提高了系統(tǒng)的資源利用率。從圖6(b)可以看出,本文方案在不同路邊單元數(shù)量下也同樣有著較高的系統(tǒng)吞吐量,系統(tǒng)吞吐量的提升在路邊單元數(shù)量40到60之間更為明顯,是因?yàn)樵诼愤厗卧獢?shù)量較多時,僅依靠單一的路邊單元進(jìn)行計(jì)算卸載已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)的計(jì)算卸載需求,更需要考慮不同路邊單元之間的協(xié)同計(jì)算。

圖6 不同情況下系統(tǒng)吞吐量的變化Fig.6 Variation of system throughput in different situations

4 結(jié) 論

本文對車輛邊緣計(jì)算構(gòu)建了一個3層架構(gòu),并提出了一種車輛邊緣計(jì)算中的任務(wù)合作卸載機(jī)制,通過劃分路邊單元合作集群和停泊車輛合作集群,來協(xié)助終端設(shè)備完成任務(wù)的計(jì)算卸載,充分利用了系統(tǒng)的各項(xiàng)資源,降低了終端用戶任務(wù)的處理時延。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了路邊單元合作集群劃分算法的有效性,和其他方案的對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),本文提出的方案可以降低23%的系統(tǒng)時延,并且能提升28%的系統(tǒng)吞吐量。

未來的工作包括3個方面:1)多種通信模式:本文目前的研究主要考慮的是車輛和路邊單元之間的V2I通信,可以結(jié)合V2V、V2X等多種通信模式,充分利用系統(tǒng)的各項(xiàng)資源來研究車聯(lián)網(wǎng)中的任務(wù)卸載調(diào)度過程。2)停泊車輛的激勵機(jī)制:在停泊車輛協(xié)助完成任務(wù)的計(jì)算卸載時,考慮到現(xiàn)實(shí)中的停泊車輛不會主動貢獻(xiàn)自己空閑的計(jì)算資源,可以結(jié)合博弈論的相關(guān)研究,設(shè)計(jì)出合理的任務(wù)卸載激勵機(jī)制,激勵停泊車輛來完成任務(wù)的卸載計(jì)算。3)卸載方法優(yōu)化:由于車輛邊緣計(jì)算中路況的復(fù)雜性以及車輛的高移動性,現(xiàn)實(shí)場景中系統(tǒng)需要實(shí)時獲取車輛周圍信息,可嘗試將在線算法與本文方案結(jié)合以滿足現(xiàn)實(shí)需求。

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