[发明专利]一种用于海事边缘节点的在线优化资源管理办法

说明书

本发明涉及一种用于海事边缘节点的在线优化资源管理办法，属于通信网络技术领域。本发明提供一种以保证不同应用的服务质量，提高通信资源效率的在线优化资源管理算法。该算法在资源调度节点上既不需要资源成本函数也不需要服务质量约束函数。此外，也不需要学习策略中通常需要的梯度信息。该算法仅基于最后一个时隙的观察来执行每个时隙中计算资源和通信资源的资源管理。通过逐时隙分配资源，可以达到通信成本最小化，同时可以满足长期的延迟约束以适合海事场景。

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，尤其是涉及一种用于海事边缘节点的在线优化资源管理办法。

背景技术

随着海洋经济的快速发展，越来越多关于海事方面的应用涌现出来，导致产生更多的传感器部署和数据生成。当前的海上互联网受限于有限的通信资源和恶劣的传输环境，只能提供较低的传输速率，传统的资源管理办法已无法应对如今海事应用中产生的大量检测数据反馈。为了更加有效利用现有资源并保证应用程序的服务质量QoS(QualityofService)，急需一种以保证不同应用的服务质量，提高通信资源效率的在线优化资源管理算法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种以保证不同应用的服务质量，提高通信资源效率的在线优化资源管理算法。该算法在资源调度节点上既不需要资源成本函数也不需要QoS约束函数。此外，也不需要学习策略中通常需要的梯度信息。取而代之的是，该算法仅基于最后一个时隙的观察来执行每个时隙中计算资源和通信资源的资源管理。通过逐时隙分配资源，可以达到通信成本最小化，同时可以满足长期的延迟约束以适合海事场景。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于海事边缘节点的在线优化资源管理办法，包括以下步骤：

S1、构造海上通信网络模型，海上通信网络中，水下层部署了水下检测仪，水下机器人，水下无人航潜器等用于监视，检测以及其他功能的水下设备。边缘层部署了船舶，浮标这些边缘节点会从其附近的水下设备收集数据，位于地面接入层的数据中心，雷达，基站等再对这些边缘节点发送来的数据进行处理。关注于这些边缘节点收集数据的反馈。水下设备会在观察周期T内产生不同应用程序的流(流是为其提供QoS的实体，它是从发射机到接收机的一系列数据包序列)。传输时段是有时隙的，使用泊松模型描述由不同应用程序产生的数据分布，即应用程序i的数据到达速率γ_i遵循泊松分布，且不同的应用程序具有不同的QoS要求；

S2、边缘节点上的可用资源包括分配给不同应用程序i对收集到的信息数据进行通信处理的通信资源和分配给不同应用程序i对收集到的信息数据进行计算处理的计算资源。对于数据传输，边缘节点可以将总带宽B(t)针对t时隙的不同应用程序i分配不同的频率带宽。在数据传输前，边缘节点还可以针对不同的应用程序i分配不同的计算资源。对于不同的应用程序i，通过给定的传输数据量l_i和分配的带宽B_i，由于通信速率和计算速率是恒定的，可以确定在t时隙数据的传输时间和计算时间。同时，可以根据在t时刻获得的数据信息无需等待传输和计算完成在t+1时隙做出决策。

在t时隙应用程序i的总延迟为: