[发明专利]一种基于5G毫米波通信的高速公路车联网任务卸载算法

说明书

本发明揭示了一种基于5G毫米波通信的高速公路车联网任务卸载算法，该算法包括以下步骤：S1：建立5G毫米波高速公路车联网系统模型；S2：建立资源块分配和卸载向量联合优化问题；S3：将原联合优化问题解耦为资源块分配子问题和卸载决策子问题分别进行求解；S4：基于注水算法对资源块分配子问题进行求解；S5：基于粒子群算法对卸载决策子问题进行求解；S6：通过迭代求解问题得到最优的资源块分配方案及卸载决策向量。该算法针对高速公路场景下车辆任务的卸载决策及通信资源分配问题进行重点研究，将注水算法与粒子群算法相结合，为车辆用户提供最优的资源块分配及任务卸载方案，在满足车辆用户需求的同时，保证了用户间的公平性。

技术领域

本发明涉及一种基于5G毫米波通信的高速公路车联网任务卸载算法，可用于无线通信技术领域。

背景技术

车联网(Internet of Vehicles，IoV)技术作为新兴物联网技术的关键应用场景之一，是智慧交通的重要组成部分。但随着无人智能驾驶、车载超清视频、增强现实等大量新型服务应用的不断涌现，这些应用对车联网中网络资源的需要也提出了更高的要求。由于云计算和边缘计算技术可以提供大量的计算和存储资源，因此车联网与边缘计算的结合弥补了车辆数据处理能力不足的问题，对车联网的发展起到了重要的作用。

车辆用户本身具备一定的计算能力，因此在支持云计算的车联网架构中，车辆用户所产生的计算任务既可以在本地进行计算，也可以卸载至云端进行处理。而且移动边缘计算技术通过将具有计算及存储资源的MEC服务器部署在用户周围，进一一步的降低了车辆任务的卸载时延。由于计算资源、通信和存储资源的紧密关联，在进行资源分配时不能只进行单方面的考虑，所以如何合理利用有限的计算、通信和存储资源为更多的用户提供多样化的服务，成为了目前车联网中亟需解决的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种基于5G毫米波通信的高速公路车联网任务卸载算法。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种基于5G毫米波通信的高速公路车联网任务卸载算法，该算法包括以下步骤：

S1：建立5G毫米波高速公路车联网系统模型；

S2：根据通信及计算模型，建立资源块分配和卸载向量联合优化问题；

S3：将原联合优化问题解耦为资源块分配子问题和卸载决策子问题分别进行求解；

S4：基于注水算法对资源块分配子问题进行求解；

S5：基于粒子群算法对卸载决策子问题进行求解；

S6：通过迭代求解资源块分配子问题和卸载决策子问题得到最优的资源块分配方案及卸载决策向量。

优选地，在所述S1步骤中，在高速公路一侧按照一定的间隔部署5G毫米波微基站，5G毫米波微基站通过光纤连接到核心网，车辆通过V2I技术与5G毫米波微基站通信，并且多个5G微基站构成一个簇，共享一个MEC服务器；同时考虑到单个MEC服务器计算资源有限，将计算任务通过光纤卸载至相距一跳至两跳范围内的邻居MEC服务器进行协同计算，邻居MEC服务器集合为M＝{1，2，...，m}，用N＝{1，2，...，n}表示簇内车辆的集合；

假设车辆n产生的计算任务数据量为s_n，任务可以在本地进行处理，也可以卸载到多个MEC上进行处理，定义λ_n＝[λ₀，λ₁，...，λ_m]为任务的卸载比例向量，λ₀表示在车辆本地处理的比例，λ_i表示卸载到MEC服务器i上处理的比例。

优选地，在所述S2步骤中，