[发明专利]一种无源边缘计算网络中的计算与通信协作方法及系统

说明书

本发明提供了一种无源边缘计算网络中的计算与通信协作方法及系统，通过各个通信终端接收能量节点发射的能量信号，与边缘服务器距离较远的第一通信终端利用接收到的能量信号将其任务量部分或全部卸载到距离边缘服务器较近的第二通信终端，与边缘服务器距离较近的第二通信终端利用接收到的能量信号将其任务量或接收到的其他通信终端发射的任务量卸载到边缘服务器，以实现将任务量中继传输到边缘服务器进行计算协作，优化整个通信系统资源分配。本实施例在保证系统低时延与低能耗的同时也提高了网络整体的计算能力，并且相比于传统移动边缘计算网络中不采用计算协作或者仅采用协作任务卸载的移动计算技术在计算效率上具有明显的提升。

技术领域

本发明涉及无源边缘计算通信技术领域，尤其涉及的是一种无源边缘计算网络中的计算与通信协作的方法及系统。

背景技术

无源边缘计算通信系统是一种新兴的无线通信架构，它结合了无线能量传输和移动边缘计算的技术特点，其利用无线电磁波或变化电磁场进行能量无线传输，经过一系列转换可以将无线能量存储在IoT设备自身的充电电源中，这些捕获的能量将会被用于移动设备的正常的信息交互电路的耗能以及能量捕获电路的耗能，这一技术不受空间的限制，能够克服有线供电传输的种种弊端，一方面消除了人为干预的需要，大大降低了人力成本与一些不必要的风险。

移动边缘计算系统中的用户协作机制为MEC网络(Mobile Edge Computing，移动边缘计算)提供了合理的资源分配方案。现有的用户协作机制在不同的场景与不同的卸载方案下包含多种应用模式，其中包括部分卸载与0-1二进制卸载。部分卸载的方案中用户本地依然具备计算能力且有可能完成部分计算任务，而二进制卸载的方案中用户只需考虑是否进行卸载任务，与此同时，在面对多个ES的复杂网络中用户往往还需要考虑将任务卸载到具体某个ES上执行，因此除了卸载策略的优化，MEC系统中网络资源分配同样重要。此外现有的技术中，用户协作机制中考虑了近端用户作为中继节点，协助远端用户将其计算任务卸载到ES中执行，其中作为中继节点的近端用户功能往往单一，例如中继节点只能起到信息中继的作用无法协助远端用户完成计算任务，这对于混合型基站的场景下会造成一定程度的资源浪费，因为在混合型基站的场景中，近端用户往往接收到的能量更多，具备更强的计算能力，此时如果可以帮助ES分担部分远端用户的计算任务，可能在系统资源的使用中效率更高。因此现有的移动边缘计算中的用户协作机制中往往没有考虑系统能量传输的问题，即仅仅单纯地研究MEC网络中如何使系统计算效率最大化，不仅仅会造成一定的资源浪费等问题，同时也忽略边缘服务器资源受限的影响。

因此，现有技术有待于进一步的改进。

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于为用户提供一种无源边缘计算网络中的计算与通信协作方法及系统，克服现有技术中的移动边缘计算中使用的用户协作机制中近端用户仅作为中继节点，导致资源浪费的缺陷。

第一方面，本实施例公开了一种无源边缘计算网络中的计算与通信协作方法，其中，应用于计算与通信协作系统，所述计算与通信协作系统包括：至少一个能量节点，至少一个边缘服务器、多个第一通信终端和多个第二通信终端；其中，所述第一通信终端位于所述能量节点近端；所述第二通信终端位于所述能量节点远端；

所述计算与通信协作方法包括步骤：

所述能量节点以预设第一发射功率分别向各个第一通信终端和各个第二通信终端发送能量信号；

各个第一通信终端接收所述能量信号，并利用接收到的能量信号按照预设第一任务量权重值将其任务量以预设第二发射功率发射到与其对应通信连接的第二通信终端；

各个所述第二通信终端接收所述能量信号和各个所述第一通信终端发射的任务量，并利用接收到的能量信号按照预设第二任务量权重值以预设第三发射功率将其任务量和来自各个第一通信终端的任务量发射到所述边缘服务器；其中，所述预设第二发射功率与预设第三发射功率根据所述预设第一任务量权重值和所述预设第二任务量权重值计算得到；