[发明专利]一种基于SWIPT的MEC系统中任务卸载方法

说明书

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于SWIPT的MEC系统中任务卸载方法，包括考虑由多个终端设备和多个基站构成的SWIPT‑MEC系统；分别建立任务模型、通信模型、计算模型和能量收集模型；为了求解系统收益最大化问题，建立了基于买卖博弈的供需互动优化模型；终端设备根据自身的计算需求和能源需求向基站购买通信资源，建立买方收益最大化问题；通过动态报价基站向设备提供不同的计算和通信资源，建立卖方收益最大化问题，通过拉格朗日乘子法和KKT条件计算出训练时隙的最优卸载决策；利用深度强化学习预测得到待测时隙的最优的卸载策略；本发明有效降低系统能耗成本，提升系统总收益。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种基于SWIPT的MEC系统中任务卸载方法。

背景技术

随着物联网技术与通信技术的飞速发展，网络算力资源和算力需求都迎来了爆炸式增长，各种包括虚拟现实、增强现实、人工智能等新兴应用层出不穷，对终端设备的计算能力以及电池容量提出更高的要求。移动终端的电池容量十分有限，传统的供电设备会造成较大的通信成本。随着万物互联时代的到来和数据的指数级增长，网络算力需求也迅速增长，边缘算力不足以及不均衡的问题依然无法有效解决。

移动边缘的出现，可以把基于云的服务下沉到网络边缘，在终端设备边缘提供计算、通信和存储服务。终端设备可以通过任务卸载的方式，把时延敏感型以及计算密集型任务卸载到边缘服务器，使得终端设备可以降低能源消耗和提升计算能力。受体积和硬件成本的限制，电池容量有限的传统电池供电设备在电池能量不足时无法进行任务传输和任务处理，会影响计算性能。当设备分布在偏远或有毒有害环境中时，难以通过可充电电池或传统电网进行供电。能量收集(Energy Harvesting,EH)技术可以支持终端设备从环境中获取能源，减少对电网或电池能源供应的依赖，进一步提升系统的能量效率，实现绿色通信。因此，将同步无线信息和功率传输(Simultaneous Wireless Information and PowerTransfer，SWIPT)技术与MEC相结合具有重要意义，SWIPT技术支持终端设备从基站的下行传输信号中获取能量，但与此同时也会使得基站消耗更多的能量，特别是在5G大规模基站部署的场景下，使得基站会产生大量能耗，造成整个系统的能源消耗过大。因此，研究SWIPT-MEC系统中的能源供需平衡，在保证终端设备卸载需求和能源需求的同时保证整个系统的收益最大化是十分有必要的。