[发明专利]一种面向爆发性流量的移动边缘计算无人机群辅助通信方法

说明书

本发明公开了一种面向爆发性流量的移动边缘计算无人机群辅助通信方法，当网络发生拥堵时，负责为地面有计算需求的用户提供计算服务；首先，预测部分，用改进的PSO‑BP神经网络预测目标区域计算需求分布情况，按需部署支持移动边缘计算的无人机；其次，计算需求分区部分，基于公平原则对目标区域进行分区，每个无人机为子区域内的用户服务；最后，子区域中无人机能量优化部分，在满足用户计算需求的前提下，对无人机计算频率、无人机飞行轨迹，进行联合优化，使得每个子区域内的无人机能耗最小，进而使得整个无人机群能耗最小，延长机群服务时长。

技术领域

本发明涉及移动边缘计算技术领域，具体涉及一种面向爆发性流量的移动边缘计算无人机群辅助通信方法。

背景技术

随着移动用户的快速增长和新兴的多样化移动应用(如增强现实，移动在线游戏等)，随之产生的数据流量也爆炸式地增长。特别的，对于一些热点事件(大型户外活动现场，例如演唱会等)期间数据流量爆发式增长，这会造成网络拥堵，严重影响用户的体验，特别是对于视频、语音等对延迟敏感的任务。在这样流量爆发的环境下产生大量数据流量，应用移动边缘计算技术是一个有效的应对方向之一。将目标区域内移动用户的计算任务卸载到边缘网络，减少向基站卸载数据量，在边缘网络进行任务就近处理，降低延迟，一定程度上缓解网络拥堵。由于这种爆发性流量往往是临时、变化的，而无人机具有移动灵活、高效，低成本，可以用无人机搭载移动边缘计算服务器，为发生爆发性流量区域的移动用户提供近距离的无延迟服务，满足用户计算需求。因此，面对爆发性流量区域，部署作为空中基站的通信无人机，对于这些短期内产生的庞大数据流量，仍不能很好的降低延迟，部署支持移动边缘计算的无人机群，多个无人机可以确保覆盖目标区域，为区域内所有有计算需求的用户提供服务，是一种有效的缓解该区域内网络拥堵的方法。对于爆发性流量区域，若能预测出该区域内用户的任务计算需求分布情况，则可在网络拥堵之前，按需部署无人机群，为目标区域提供近距离、低延迟的计算服务。

对于目标区域需要完全覆盖，才能保证为所有有计算需求的用户提供服务，为了避免覆盖重叠，减少干扰，如何对目标区域划分为多个单个无人机服务的子区域，也是一个需要解决的重要问题。

支持移动边缘计算的无人机，受限于电池问题，无人机服务时间有限，因此如何在满足用户计算需求的前提下，最小化无人机群能耗，是一个重要的问题。目前现有技术中，只考虑单个无人机提供服务的情况如文献UAV-Enabled Mobile Edge Computing:Offloading Optimization and Trajectory Design，这种情况下，单个无人机计算资源和电池有限，不能满足多用户的需求，严重影响用户的体验质量。少部分考虑了多个无人机提供服务的场景，但是仅仅是作为空中基站，没有考虑为用户提供边缘计算服务，且悬停的无人机空中基站，服务范围有限，如文献Wireless Communication Using Unmanned AerialVehicles(UAVs): Optimal Transport Theory for Hover Time Optimization，移动的无人机服务范围更广，相同条件下可减少所需无人机数量。此外大概要部署多少台无人机，且多无人机情况该怎么运行以满足所有用户的计算需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种面向爆发性流量的移动边缘计算无人机群辅助通信方法，该方法能够为目标区域内的所有有计算需求的用户提供计算服务，满足用户需求，缓解目标区域内爆发性流量造成的网络拥堵。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种面向爆发性流量的移动边缘计算无人机群辅助通信方法，包括下述步骤：

步骤一，预测地面计算需求分布情况；