[发明专利]一种移动Ad Hoc云中基于能量收集的多阶段随机规划任务卸载方法

说明书

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种移动Ad Hoc云中基于能量收集的多阶段随机规划任务卸载方法，包括考虑一组带有EH功能的附近终端设备构成的移动Ad Hoc云网络，考虑客户终端和代理终端Wi‑Fi连接时间的不确定性，分别建立卸载效益模型、通信成本模型、计算成本模型和能量收集模型；建立基于多阶段随机规划的随机买卖博弈模型，根据自身的计算任务需求向代理终端购买资源，建立买方的收益最大化问题；通过动态资源报价为客户终端提供不同的计算和存储资源，建立卖方的收益最大化问题；利用多阶段随机规划法拉格朗日乘子法和KKT条件计算出买方向所选择的代理终端卸载的最优任务卸载策略以及卖方的最优报价策略；本发明有效提升系统收益，稳定电池能量。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种移动Ad Hoc云中基于能量收集的多阶段随机规划任务卸载方法。

背景技术

随着物联网(Internet of Things,IoT)的发展，网络算力资源和算力需求都迎来了爆炸式增长，为节省云端的算力资源，许多任务卸载到云端前要经过预处理，这对移动终端的处理能力和电池的续航能力造成了严峻的挑战。移动终端的电池容量十分有限，传统的供电设备会造成较大的通信成本。随着万物互联时代的到来和面向‘云’终端的指数级增长，网络算力需求也迅速增长，边缘算力不足以及不均衡的问题依然无法有效解决。在一些网络场景中(如Ad Hoc网络，无人机网络，车辆云网络等)没有可用云服务器或本地微云，或因网络拥塞造成计算任务不能被及时处理，

移动Ad Hoc云计算作为一种新型的移动计算范式被提出并得到广泛研究。与传统云计算需要将本地任务卸载到网络中心云或边缘云服务器不同，移动Ad Hoc云是一组附近终端设备组成的自组织云，每个终端设备都可以将任务卸载到相邻的终端设备并使用其可用的计算资源。受体积和硬件成本的限制，电池容量有限的传统电池供电设备在电池能量不足时无法进行任务传输和任务处理，会影响计算性能。当设备分布在偏远或有毒有害环境中时，难以通过可充电电池或传统电网进行供电。能量收集(Energy Harvesting,EH)技术可以支持终端设备从环境中获取绿色能源(如太阳能、风能、机械能等)，减少对电网或电池能源供应的依赖，进一步提升系统的能量效率，实现绿色通信。因此，移动Ad Hoc云计算与EH技术融合对提高网络计算性能具有重要意义。Ad Hoc网络中的终端设备种类繁多，由于其随机移动性，节点间的无线连接往往会随之动态变化，使得其网络拓扑结构也极具不确定性。如果终端设备在执行卸载任务的过程中离开当前Ad Hoc网络，可能会导致子任务被重新分配，造成任务的处理时延过大、成本过高以及网络资源的严重浪费，甚至会导致任务卸载失败。因此，研究移动Ad Hoc云环境中的用户随机移动性问题是十分有必要的。