[发明专利]基于SDN架构的车辆计算任务卸载方法

权利要求书

1.基于SDN架构的车辆计算任务卸载方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：构建基于SDN架构的车辆计算任务卸载系统，所述系统包括UAV、MEC服务器、车辆和SDN控制器，所述SDN控制器与UAV、MEC服务器和车辆信号连接；

步骤2：判断车辆是否能够与UAV或MEC服务器建立通信链路，并根据判断结果制定策略集；

其中，根据判断结果制定策略集的步骤如下：

1)若车辆能够与UAV和MEC服务器建立通信链路，则策略集包含如下决策：车辆本地执行计算、卸载计算任务到UAV、卸载计算任务到MEC服务器、卸载计算任务到UAV并由UAV中继到MEC服务器；

2)若车辆能够与UAV建立通信链路，但不能与MEC服务器建立连接，则策略集包含如下决策：车辆本地执行计算、卸载计算任务到UAV、卸载计算任务到UAV并由UAV中继到MEC服务器；

3)若车辆能够与MEC服务器建立通信链路，但不能与UAV建立连接，则策略集包含如下决策：车辆本地执行计算、卸载计算任务到MEC服务器；

4)若车辆不能够与UAV和MEC服务器建立通信链路，则策略集包含如下决策：车辆本地执行计算任务；

步骤3：车辆收集由SDN控制器发来的系统中的全局信息，所述全局信息包含：UAV和MEC服务器的位置、UAV和MEC服务器等待队列中的计算任务数量、UAV和MEC服务器的计算能力和有多少车辆正在向UAV或MEC服务器发送卸载数据的信息；

步骤4：根据SDN控制器提供的全局信息及步骤2中判断车辆是否能够与UAV或MEC服务器建立通信链路的结果，计算当前情况下的策略集中各种决策的支付函数值，并选取支付函数值最小的策略作为当前最优策略；

其中，假设计算任务为I_n＝(C_i,O_i,D_i)，其中，C_i代表执行计算任务I_n所需的CPU周期，O_i代表卸载计算任务的数据大小，D_i代表返回执行计算的结果的数据大小，每种决策的支付函数值的计算方法如下：

1)车辆n本地执行计算任务对应的支付函数值的计算方法如下：

执行时间成本：

能量消耗成本：

支付函数为：

式中，Loc代表本地执行计算任务，代表车辆n的计算能力，即：每秒钟CPU的周期，表示车辆执行计算的每个CPU单位周期所消耗的能量，表示执行时间成本的权重，表示能量消耗成本的权重，且

2)车辆n将计算任务卸载到MEC服务器对应的支付函数值的计算方法如下：

执行时间成本：

能量消耗成本：

支付函数为：

式中，V-M代表车辆将计算任务卸载到MEC服务器执行，代表MEC服务器的计算能力，R_LTE代表通过LTE接入的数据传输速率，代表车辆发送一个单位的数据所消耗的能量，表示执行时间成本的权重，表示能量消耗成本的权重，且R_n,M表示车辆发送数据给MEC服务器的传输速率，R_n,M通过如下公式计算：

式中，W代表信道带宽，P_V是车辆传输功率，N₀是背景噪声，∑_s∈I,s≠nP_sH_s,M代表除了车辆n以外的同时在向MEC服务器发送数据的其他车辆的数量，H_n,M代表车辆和MEC服务器之间的信道增益，通过如下公式计算：

式中，ρ_v,M表示小规模衰减指数，d_n,M表示车辆n和MEC服务器的距离，α_V表示信道衰减指数；

3)车辆n卸载计算任务到UAV对应的支付函数值的计算方法如下：

执行时间成本：

能量消耗成本：

支付函数为：

式中，V-U代表车辆将计算任务卸载到UAV执行，代表UAV的计算能力，R_WiFi代表通过无线网络接入的数据传输速率，代表车辆发送一个单位的数据所消耗的能量，表示UAV执行计算的每个CPU单位周期所消耗的能量，表示UAV发送一单位数据所消耗的能量，表示执行时间成本的权重，表示能量消耗成本的权重，且R_n,u表示车辆发送数据给UAV的传输速率，R_n,u通过如下公式计算：

式中，W代表信道带宽，P_V代表车辆传输功率，N₀表示背景噪声，∑_s∈I,s≠nP_sH_s,u代表除了车辆n以外的同时在向无人机发送数据的其他车辆的数量，H_n,u表示车辆与UAV之间的信道增益，通过如下公式计算：

式中，ρ_LoS代表视距范围的阴影衰落指数，d_n,u代表车辆n与无人机之间的距离，α_V代表信道衰减指数；

4)车辆n卸载计算任务到UAV且UAV作为中继节点转发到MEC服务器对应的支付函数值的计算方法如下：

执行时间成本：

能量消耗成本：

支付函数为：

式中，V-U-M是指车辆通过UAV的中继，将计算任务卸载在MEC服务器执行，R_n,u表示车辆发送数据给UAV的传输速率，R_n,M表示车辆发送数据给MEC服务器的传输速率，代表MEC服务器的计算能力，R_LTE代表通过LTE接入的数据传输速率，R_WiFi代表通过无线网络接入的数据传输速率，代表车辆发送一个单位的数据所消耗的能量，表示UAV发送一单位数据所消耗的能量，表示执行时间成本的权重，表示能量消耗成本的权重，且