[发明专利]一种融合无线携能通信的可充电雾计算迁移方法有效

专利信息
申请号: 202110593699.7 申请日: 2021-05-28
公开(公告)号: CN113326127B 公开(公告)日: 2022-09-06
发明(设计)人: 陈思光;葛欣炜;王倩;陈康宇 申请(专利权)人: 南京邮电大学
主分类号: G06F9/50 分类号: G06F9/50;G16Y10/75;G16Y20/30;H04W84/18
代理公司: 南京正联知识产权代理有限公司 32243 代理人: 张玉红
地址: 210003 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 融合 无线 通信 充电 计算 迁移 方法
【说明书】:

发明涉及一种融合无线携能通信的可充电雾计算迁移方法,针对当前融合SWIPT的FC迁移的大部分相关研究仅考虑单用户的情形,并在信号接收结构上也主要采用TS结构的局限,融合无线携能通信提出了一个可充电雾计算迁移方法,并且构建了一个多用户场景下最小化所有任务完成总能耗的优化问题,充分考虑了任务迁移比、传输时间和功率分割比的联合优化。基于上述非凸优化问题,本发明提出一个基于凸差规划与加速梯度的交替优化算法,同时结合加速梯度下降方法,实现了任务迁移比、传输时间和功率分割比等最优解的快速求解。本发明所提算法具有能耗低,收敛速度快等特点,且本迁移方法融合了SWIPT技术,进一步降低了智能设备的能耗,延长其生命周期。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域,具体是涉及一种融合无线携能通信的可充电雾计算迁移方法。

背景技术

随着物联网(Internet of Things,IoT)和无线传感器网络(Wireless SensorNetwork,WSN)的飞速发展,各种智能设备通过无线方式与因特网相连接,为大量的计算密集型和时延敏感型的智能移动应用程序提供额外的计算资源。但是小型设备由于自身的计算能力和存储电量的能力有限,为了更好地支持计算密集型和延迟敏感型应用,并且提高这些应用的服务质量,雾计算(Fog Computing,FC)的概念进而被提出。雾节点除了可以提高智能设备的任务处理效率,还可以大大降低这些智能移动设备的能耗。但是大多数智能设备都是由电池供电,而且电池存储的电量有限,所以能量采集(Energy Harvesting,EH)技术作为一种可行且环保的方法被提出。传统的EH技术可为高能耗智能移动设备提供更多能量,但其可用性受限于智能移动设备周围的温度、时间、地理位置以及一些其他条件。而WPT技术也存在一系列问题,比如在远场通信情况下,由于电磁波的传输存在衰减,能量的传输也随之衰减。因此,一种称为无线携能通信(Simultaneous Wireless Informationand Power Transfer,SWIPT)的新技术被提出。在SWIPT技术中,传感器不仅可以将接受的射频信号一部分用于能量采集,有也可以同时将其中的一部分用于信息解码。

目前对于无线网络中智能设备能耗的研究主要为以下几个方面:

第一类是仅面向FC网络的研究。目前针对FC的一系列研究方案有效地降低了整个雾网络的能耗并减少了任务处理的时延。

第二类是仅针对SWIPT技术的研究。为了实现SWIPT,有关学者做了大量的研究,提出了两种信号接收结构,即时间切换(Time Switching,TS)和功率分割(Power Splitting,PS)。还有学者对最优资源分配问题做了相应研究。此外,还有一部分研究方案基于现实情况,考虑了一些特殊场景的需要。

第三类是在计算迁移的过程中使用SWIPT技术来降低智能设备的能耗。虽然计算迁移可以有效降低FC网络中智能设备的能量消耗,但是智能设备本身电池容量有限,需要有源电源对其进行充电,这将带来额外的能量消耗。因此计算迁移的同时,融合SWIPT使智能设备从射频信号中采集能量,可以进一步降低智能设备的能量消耗甚至彻底摆脱电量束缚。

经过分析得出现有针对融合SWIPT的FC迁移研究并不完善,大部分相关的研究仅考虑了单用户的情形,并在信号接收结构上也主要采用TS结构。然而,与TS信号接收结构相比,PS信号接收结构在系统传输速率与采集能量之间能获得更好的权衡。

发明内容

针对当前融合SWIPT的FC迁移的大部分相关研究仅考虑单用户的情形,并在信号接收结构上也主要采用TS结构的局限,本发明提供了一种融合无线携能通信的可充电雾计算迁移方法,通过能量采集降低智能设备的能耗,并进一步延长其生命周期。

本发明所述的一种融合无线携能通信的可充电雾计算迁移方法,其步骤为:

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