[发明专利]一种无线供电移动边缘计算系统中的资源分配方法

说明书

本发明提供一种无线供电移动边缘计算系统中的资源分配方法，能够实现无线供电移动边缘计算系统中最优的资源分配。所述方法包括：构建无线供电移动边缘计算系统；在无线能量传输和计算卸载过程中，确定表征AP和无线设备的能量状态变化的微分方程；根据斯塔克尔伯格博弈确定AP和无线设备的收益函数；根据确定的表征AP和无线设备的能量状态变化的微分方程、AP和无线设备的收益函数，利用贝尔曼动态规划原理，确定AP无线能量传输的最佳传输功率和无线设备卸载到AP的计算任务的最佳比例。本发明涉及物联网领域。

技术领域

本发明涉及物联网领域，特别是指一种无线供电移动边缘计算系统中的资源分配方法。

背景技术

物联网(IOT)是一种物理互联网，使用各种信息感知设备来感知来自环境的实时数据，在设备和人员之间通信。物联网的应用可以有效提高社会智力水平，从而极大地促进人们的生活。联网设备面临的一个挑战是限制能源问题。物联网技术的快速发展导致了无线设备的指数级增长。物联网中的大多数无线设备都是能量有限、计算资源有限的设备，它们没有稳定的能量供应。如何降低能耗、降低计算任务，为无线设备提供可持续能源，已成为物联网发展道路上亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无线供电移动边缘计算系统中的资源分配方法，以解决现有技术所存在的物联网中无线设备面临着计算任务繁重、能量有限的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种无线供电移动边缘计算系统中的资源分配方法，包括：

构建无线供电移动边缘计算系统，其中，所述无线供电移动边缘计算系统包括：1个集成了移动边缘计算服务器的AP和多个无线设备，AP基于无线功率传输技术为所述无线设备充电，无线设备利用从AP处获得的能量执行和卸载计算任务，AP还用于执行从无线设备卸载的计算任务，AP表示接入点；

在无线能量传输和计算卸载过程中，确定表征AP和无线设备的能量状态变化的微分方程；

根据斯塔克尔伯格博弈确定AP和无线设备的收益函数；

根据确定的表征AP和无线设备的能量状态变化的微分方程、AP和无线设备的收益函数，利用贝尔曼动态规划原理，确定AP无线能量传输的最佳传输功率和无线设备卸载到AP的计算任务的最佳比例。

进一步地，表征AP的能量状态变化的微分方程为：

其中，x_ap(t)表示AP在t时刻的能量状态；p_g(t)表示电网的能源供应量；p_ap(t)表示AP无线能量传输的传输功率；N表示无线设备的数目；r_i(t)表示无线设备i卸载到AP的计算任务的比例；ε表示无线供电移动边缘计算系统的能量消耗率；μ表示计算卸载带来的单位能量消耗。

进一步地，表征无线设备的能量状态变化的微分方程为：

dx_i(t)＝[η_ih_ip_ap(t)-μ[q_i(t)-r_i(t)]-εx_i(t)]dt

其中，x_i(t)表示无线设备i在t时刻的能量状态；h_i表示从AP到无线设备i的信道矢量；η_i表示无线设备i的能量收集效率。

进一步地，根据斯塔克尔伯格博弈确定AP的收益函数包括：

在给定时间间隔的情况下，根据斯塔克尔伯格博弈，AP通过确定无线能量传输的最佳传输功率，使得AP的收益最小：