[发明专利]一种移动边缘计算系统的移动中继位置控制方法

权利要求书

1.一种移动边缘计算系统的移动中继位置控制方法，其特征在于：移动边缘计算系统包括用户设备UE，移动中继设备UAV和带有高性能边缘计算服务器的基站BS，其中移动中继设备UAV具有轻度计算能力，为用户设备UE提供轻量级边缘计算服务，而基站BS的高性能边缘计算服务器具有强力运算能力，移动中继设备UAV和基站BS联合用以解决用户设备UE计算资源不足问题；

用户设备UE不能直接与基站BS进行无线连接，用户设备UE需要通过移动中继设备UAV中继才能与基站BS之间进行无线数据连接，移动中继设备UAV为用户设备UE与基站BS之间提供数据中继服务，并且为用户设备UE提供算力能力以内的数据计算服务；当用户设备UE发出计算请求时将当前任务分割为多个子任务，多个子任务按顺序发送至移动中继设备UAV并在移动中继设备UAV中对任务计算所需要的算力支持进行判断，当子任务的算力要求小于移动中继设备UAV的计算能力时，则对应子任务直接在移动中继设备UAV中进行处理，并将最后的计算结果反馈给用户设备UE，当子任务算力要求超过移动中继设备UAV的计算能力时，则移动中继设备UAV将当前子任务发送至基站BS的服务器中进行处理，当处理完成后再将子任务计算结果由基站BS通过移动中继设备UAV中继发送到用户设备UE中，因此存在三种计算任务调度方式：计算任务调度方式I：前一个子任务在移动中继设备UAV执行而后一个子任务在基站BS执行计算；计算任务调度方式II：前一个子任务和后一个子任务都在移动中继设备UAV执行计算；计算任务调度方式III：前一个子任务和后一个子任务都在基站BS执行计算；对于任意第k个任务组中的两个子任务，分别对三种计算任务调度方式使用基本PSO算法寻找各自的最佳无线中继UAV的位置，然后选取三种计算任务调度方式中所花费时间最少的任务调度方式作为这两个子任务的执行方案，重复对每两个子任务进行三种计算任务调度方式的比对，直到完成所有子任务；

基于三种计算任务调度方式，根据用户设备UE卸载的任务数据量大小来优化移动中继设备UAV的移动位置，寻找移动中继设备UAV移动距离和通信信道条件的最佳折中，并通过移动中继设备UAV和基站BS并行执行加速用户设备UE计算任务的完成，以此达到最小化UE所有任务完成时间的目的，降低系统延迟、提升用户体验；

当用户设备UE执行应用程序时，该应用程序被划分为K个具有优先级次序的任务组，即当前任务组必须等到其直接前项任务组的执行结果返回后才能继续执行；在K个任务组中，每个任务组包含n个相互独立的子任务，为了方便移动中继设备UAV和基站BS并行计算，将每个任务组中的子任务根据数据量大小划分为两部分，第一部分为任务1，第二部分为任务2；

首先输入用户终端UE和基站BS的坐标，设置无线中继UAV的初始位置坐标为当K个任务组未完成运算前，利用公式：

分别计算三种计算任务调度方式所需要的时间，其中是根据移动中继设备UAV的位置坐标u来确定的，公式是确定的，利用基本的粒子群算法获得最佳的中继位置，进而确定所需要的时间，然后与其它两种方案的时间进行比较；

式中：为任务调度方案I使用的时间，为任务调度方案II使用的时间，为任务调度方案III使用的时间，为移动中继设备UAV在处理第k个任务组时从初始位置移动到接收任务1数据时的位置所需的时间，为移动中继设备UAV在处理第k个任务组时从初始位置移动到接收任务2数据时的位置所需的时间；为移动中继设备UAV接收第k个任务组中任务1的数据所需的时间，为移动中继设备UAV接收第k个任务组中任务2的数据所需的时间；为移动中继设备UAV执行第k个任务组中任务1所需的时间，为移动中继设备UAV执行第k个任务组中任务2所需的时间；为移动中继设备UAV从接收任务1数据的位置移动到向基站BS中继此数据位置所需要的时间；为移动中继设备UAV将接收到的第k个任务组中任务1的数据中继至基站BS所需的时间，为移动中继设备UAV将接收到的第k个任务组中任务2的数据中继给基站BS所需的时间，表示取和两者中数值较大的一个，表示取和两者中数值较大的一个；选择和三者中数值最小的一个，同时获取三者中数值最小者对应的移动中继设备UAV的数据收集位置和中继位置u表示移动中继设备UAV的一个位置坐标表示符号，包括实际的坐标信息，利用最基本的粒子群算法寻找最佳的u；

更新移动中继设备UAV的位置参数：如果任务调度方案I用时最短，则若任务调度方案III用时最短，则则令否则任务调度方案II用时最短，令也就是说：每执行完用户终端UE的一个任务组后需更新无线中继UAV的初始位置，若或此时无线中继UAV需要将至少一个任务中继给基站BS执行，故第K+1个任务组的初始位置为中继任务2的数据时的中继悬停位置，即若说明第k个任务组的任务1和任务2都在UAV执行所需的时间最短，故下一个任务组的初始位置为任务2的数据收集位置，即

2.根据权利要求1所述的移动边缘计算系统的移动中继位置控制方法,其特征在于：根据公式计算获得，其中||·||表示移动中继，i＝1或2；设备UAV中继位置和之间的欧氏距离；根据公式计算获得；根据公式计算获得，其中(b_k，1，c)表示b_k，1与c执行乘法运算；根据公式计算获得；根据公式计算获得；根据公式计算获得；根据公式计算获得；根据公式计算获得，其中(b_k，2，c)表示b_k，2与c执行乘法运算；根据公式计算获得；根据公式计算获得；

其中b_k，1为用户设备UE的第k个任务组中任务1的数据量，b_k，2为用户设备UE的第k个任务组中任务2的数据量，C为移动中继设备UAV计算1比特数据所需要的CPU周期数，f为移动中继设备UAV的计算能力；用v表示移动中继设备UAV的移动速度。