【技术实现步骤摘要】
一种基于车联网任务卸载决策的宏基站放置方法
[0001]本专利技术属于移动边缘计算领域。
技术介绍
[0002]工业物联网是一种信息物理系统(CPSs)的实现技术，它可以使传感器、仪器和设备等工业单元具备相互通信和交互的能力。据国际数据公司(IDC)的报告，到2025年，联网设备的数量将达到416亿，预计这些设备将产生近80ZB的数据。工业物联网技术的高度普及，促使工业生产向网络化和数字化方向发展。利用边缘计算技术可将大量计算任务卸载至边缘服务器中，使得计算能力弱、能量储备低的设备能够及时处理数据较大的任务。此外，数字孪生技术是反应物理现实世界的虚拟模型，构建数字孪生网络，通过对网络中各设备的状态进行仿真、分析、预测，实现了对现实世界的数字化转变。因此，边缘计算和数字孪生的结合，是当前的研究热点。
[0003]在物联网各领域中，车联网备受关注。车辆上的车载设备通过无线通信技术，对信息网络平台中的所有车辆动态信息进行有效利用，在车辆运行中提供不同的功能服务。当前，很多专利技术聚焦于将边缘计算应用于车联网中，但它们大多关...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于车联网任务卸载决策的宏基站放置方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对某个区域内总个数为Y的小型基站依次编码，建立Y*Y的编码矩阵；所述小型基站包括城市基站和路边基站，编码矩阵中第Y列为第Y个宏基站，每一行对应一个小型基站；所述宏基站为设有边缘服务器的基站；步骤2：对Y*Y的编码矩阵中的行和列进行组合，其中第z个组合为：宏基站的个数为K个,该K个宏基站的信号覆盖范围内有若干个小型基站，且1<K≤Y；z＝1,2,
…
,z
’
,z
’
为组合的总个数；步骤3：建立数字孪生网络，数字孪生网络包括终端，小型基站和宏基站；所述终端包括车辆和智能终端；步骤4：在数字孪生网络中小型基站的位置按照小型基站在现实中的位置放置，采用数字孪生网络对步骤2中的每一种组合进行仿真：针对第z个组合，时刻t时存在三种情况：情况1：车辆d
i
在路边基站r
j
的信号覆盖范围内；情况2：车辆d
i
在宏基站s
k
的信号覆盖范围内；情况3：车辆d
i
既不在r
j
的信号覆盖范围内也不在s
k
的信号覆盖范围内；针对上述三种情况，计算车辆d
i
卸载任务的传输速率和卸载的总任务量；i＝1,2,
…
I
’
，I
’
为数字孪生网络中所有车辆的总数，j＝1,2,
…
，J，J为数字孪生网络中所有路边基站的总个数；k＝1,2,
…
K；步骤5：计算时刻t时宏基站s
k
处理车辆d
i
卸载任务所消耗的能量步骤6：根据以及时刻t时宏基站s
k
处理智能终端v
’
m
卸载任务所消耗的能量建立最小目标函数；其中m＝1,2,
…
,M,M为数字孪生网络中智能终端的总个数；步骤7：求解步骤6中的最小目标函数，得到边缘服务器s
k
的最优任务卸载决策；步骤8：基于s
k
的最优任务卸载决策，计算s
k
的总能耗E
k
；建立第z个组合的最小目标函数min步骤9：采用粒子群算法对步骤8中所有的最小目标函数进行求解，得到最优组合；从而得到步骤1的区域内应放置宏基站的个数以及宏基站覆盖范围内小型基站的个数和类型。2.根据权利要求1所述的一种基于车联网任务卸载决策的宏基站放置方法，其特征在于，所述数字孪生网络还包括状态信息，所述状态信息包括：终端状态，基站连接状态和边缘服务器的状态；所述终端状态包括车辆的速度、位置和任务发送功率以及智能终端的速度、位置和任务发送功率；所述基站连接状态包括车辆和路边基站的连接状态，智能终端和城市基站的连接状态以及宏基站与小型基站的连接状态；所述边缘服务器的状态包括边缘服务器的CPU状态和信道带宽分配状态。3.根据权利要求1所述的一种基于车联网任务卸载决策的宏基站位置调整方法，其特征在于，所述步骤4中，针对情况1，时刻t时车辆d
i
卸载任务的传输速率为：其中w
ij
表示路边基站r
j
分配给车辆d
i
的传输带宽，σ2表示噪声功率，p
i
(t)表示车辆d
i
在时刻t时的任务发送功率，I2表示信号干扰，h
ij
(t)表示路径损耗，h
ij
(t)的表达式如下所示：
其中，α表示路径...
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