车联网场景下的基于边缘计算的4G和5G混合卸载方法技术

本发明专利技术公开了车联网场景下的基于边缘计算的4G和5G混合卸载方法，涉及车联网技术领域。对一个路段进行划分为若干个细分路段，每个细分路段均对应由一个5G基站覆盖，整个路段由一个4G基站覆盖；为节省能耗，5G基站没有必要一直保持活跃状态，在第t个时隙中，若路段为低密度交通流，活跃的5G基站数多于当前所需数量，则关闭一个活跃的5G基站，且该5G基站的覆盖车辆向4G基站卸载任务；若该路段为高密度交通流，活跃的5G基站数少于当前所需数量，则开启一个休眠的5G基站，且该5G基站的覆盖车辆向该5G基站卸载任务。本发明专利技术既保证了任务卸载的成功率，满足任务的低时延、高带宽要求，同时还显著降低了车联网场景中5G基站能耗。显著降低了车联网场景中5G基站能耗。显著降低了车联网场景中5G基站能耗。

【技术实现步骤摘要】
车联网场景下的基于边缘计算的4G和5G混合卸载方法


[0001]本专利技术涉及车联网
，尤其是车联网场景下的基于边缘计算的4G和5G混合卸载方法。

技术介绍

[0002]车联网技术是基于移动通信网络，配合车载终端、路侧单元(Road Side Unit，RSU)及交通设施，组成的一个广义的互联互通的网络，其目的是通过车与车、车与公共设施之间的通信来保证驾驶员的安全性，保证道路的安全以及顺畅。如今车联网的发展重点已经逐渐从核心网转向边缘网，在车辆终端的附近部署各式各样的网络计算资源，例如基站，尽可能地将云计算中心的任务迁移到基站进行响应处理。移动车辆终端有很多要求低时延、高带宽的任务，便能由附近的网络计算资源去实现，即移动车辆终端会将一些任务卸载到路边基站上进行处理，由路边基站对车辆所卸载的任务进行计算。
[0003]目前，基站包括5G基站和4G基站，4G基站虽然覆盖范围大，但4G基站传输速率较低，针对处于高密度交通流的路段，4G基站不能满足任务的低时延、高带宽的要求。5G基站虽然传输速率高，车辆利用5G网络可以实现更高的数据消费需求，但5G基站存在覆盖范围小的缺点，任务卸载的成功率不能完全保证。
[0004]另外，5G基站还存在能耗高的缺点，5G基站虽然可以保证任务成功率，但是5G基站代价较高，长期使用会产生巨大的能量成本，增加大量碳排放，破坏环境。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供车联网场景下的基于边缘计算的4G和5G混合卸载方法，既能够保证任务卸载的成功率，又能够满足任务的低时延、高带宽的要求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：车联网场景下的基于边缘计算的4G和5G混合卸载方法，对一个路段进行划分，划分为若干个细分路段；每个细分路段均对应的由一个5G基站覆盖；整个路段由一个4G基站覆盖；每个细分路段上的车辆向该细分路段所对应的4G基站或5G基站卸载任务；若某细分路段所对应的5G基站为开启即处于活跃状态，则该细分路段上的车辆向该细分路段所对应的5G基站卸载任务；若该细分路段所对应的5G基站为关闭即处于睡眠状态，则该细分路段上的车辆向该细分路段所在路段的4G基站卸载任务。
[0007]优选的，根据路段上所有车辆所产生的路段卸载任务总数量，实时对路段上的5G基站进行状态切换。
[0008]优选的，5G基站的状态切换方法如下所示：针对一个路段，在第t个时隙中该路段上处于睡眠状态的5G基站的数量为s(t)，在第t个时隙中该路段上处于活跃状态的5G基站的数量为a(t)，在第t个时隙中该路段上所有
车辆所产生的路段卸载任务总数量为k(t)；若s(t)>0，且[s(t)/n]×
k(t)>Kmax，则在第t个时隙中，从该路段上处于睡眠状态的5G基站中选择一个5G基站进行开启即切换为活跃状态；若a(t)>0，且[(n
‑
a(t)+1)/n]×
k(t)<Kmax，则在第t个时隙中，从该路段上处于活跃状态的5G基站中选择一个5G基站进行关闭即切换为睡眠状态；其余情况下，第t个时隙中该路段上的各个5G基站的状态保持不变；其中，n为该路段上所对应的5G基站总数量，即n=a(t)+s(t)；Kmax为4G基站在一个时隙中可以接受的最大任务数量；t=1,2,3...，一个时隙所对应的时长为
∆
t，第t个时隙所对应的时间段为(t
‑
1)
×∆
t～t
×∆
t。
[0009]优选的，若s(t)>0，且[s(t)/n]×
k(t)>Kmax，则在第t个时隙中，从该路段上处于睡眠状态的5G基站中随机选择一个5G基站进行开启。
[0010]优选的，若a(t)>0，且[(n
‑
a(t)+1)/n]×
k(t)<Kmax的持续时间达到5G基站的最短被休眠时间Tmin，则在第t个时隙中，从该路段上处于活跃状态的5G基站中随机选择一个5G基站进行关闭；否则，在第t个时隙中，不从该路段上处于活跃状态的5G基站中选择一个5G基站进行关闭。
[0011]Tmin=(Eon+Eoff)/(Ea
‑
Eua)；其中，Tmin为5G基站的最短被休眠时间；Eon和Eoff分别为开启和关闭5G基站所需要消耗的能耗；Ea和Eua分别为活跃状态和睡眠状态下的5G基站在一个时隙中所需要消耗的固定静态能耗。
[0012]优选的，先对整条道路进行划分，划分为若干个路段；再对每一个路段进行划分，划分为若干个细分路段；每个细分路段均对应的由一个5G基站覆盖；每一个路段均对应的由一个4G基站覆盖。
[0013]本专利技术的优点在于：（1）本方法结合4G基站覆盖范围大、能耗低和5G基站传输速率快的优点，在道路上设计了一种4G基站和5G基站混合卸载任务的框架，既能够保证任务卸载的成功率，又能够满足任务的低时延、高带宽的要求。
[0014]（2）在本专利技术的4G和5G混合卸载任务的车联网场景下，虽然车辆可以利用5G网络实现更高的数据消费需求，但是由于目前的5G基站还存在能耗大的缺点，长期使用会造成巨大的成本资源投入。为此，本专利技术还提出根据路段上所有车辆所产生的路段卸载任务总数量，实时对路段上的5G基站进行状态切换。
[0015]（3）本专利技术设计了5G基站的状态切换方法，提出在车辆稀疏和数据消费要求较小的情况下将5G基站切换到休眠状态，而让4G基站进行任务处理工作，以降低车联网场景中路边5G基站能耗，在车辆密集和数据消费要求较高的情况下将5G基站切换到活跃状态，增加5G基站协同进行任务处理工作，以保证任务卸载的成功率，满足任务的低时延、高带宽要求。
[0016]（4）本专利技术根据道路车辆的实时变化情况，设计了一种5G基站的状态切换方案，考虑一个时隙内的车流量和路段卸载任务总数量，在车流量的小范围波动及偶然性波动下不进行切换操作，以避免频繁的切换反而增加基站能耗的产生，方案设计合理，达到了基站节能的需求。
[0017]（5）本专利技术在5G基站的状态切换方案中，还考虑了5G基站的切换成本，设置了5G基站的最短被休眠时间Tmin，以避免频繁的切换反而增加基站能耗的产生，方案设计合理，进一步达到了基站节能的需求。
[0018]（6）本专利技术利用4G基站和5G基站混合卸载任务的框架，保证了任务卸载的成功率，满足任务的低时延、高带宽要求，同时还设计了5G基站的状态切换方案，显著降低了4G和5G混合卸载任务的车联网场景中5G基站能耗。
[0019]（7）本专利技术通过对道路的划分，划分为若干个路段，再对每一个路段进行划分，划分为若干个细分路段，使得每个细分路段均对应的由一个5G基站覆盖；每一个路段均对应的由一个4G基站覆盖，在后续的5G基站状态切换中，设置时隙时长，在每一个时隙中以每一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.车联网场景下的基于边缘计算的4G和5G混合卸载方法，其特征在于，将一个路段划分为若干个细分路段；每个细分路段均对应的由一个5G基站覆盖；整个路段由一个4G基站覆盖；每个细分路段上的车辆向该细分路段所对应的5G基站或4G基站卸载任务；若某细分路段所对应的5G基站为开启即处于活跃状态，则该细分路段上的车辆向该细分路段所对应的5G基站卸载任务；若该细分路段所对应的5G基站为关闭即处于睡眠状态，则该细分路段上的车辆向该细分路段所在路段的4G基站卸载任务。2.根据权利要求1所述的车联网场景下的基于边缘计算的4G和5G混合卸载方法，其特征在于，根据路段上所有车辆所产生的路段卸载任务总数量，实时对路段上的5G基站进行状态切换。3.根据权利要求2所述的车联网场景下的基于边缘计算的4G和5G混合卸载方法，其特征在于，5G基站的状态切换方法如下所示：针对一个路段，在第t个时隙中该路段上处于睡眠状态的5G基站的数量为s(t)，在第t个时隙中该路段上处于活跃状态的5G基站的数量为a(t)，在第t个时隙中该路段上所有车辆所产生的路段卸载任务总数量为k(t)；若s(t)>0，且[s(t)/n]
×
k(t)>Kmax，则在第t个时隙中，从该路段上处于睡眠状态的5G基站中选择一个5G基站进行开启即切换为活跃状态；若a(t)>0，且[(n
‑
a(t)+1)/n]
×
k(t)<Kmax，则在第t个时隙中，从该路段上处于活跃状态的5G基站中选择一个5G基站进行关闭即切换为睡眠状态；其余情况下，第t个时隙中该路段上的各个5G基站的状态保持不变；其中，n为该路段上所对应的5G基站总数量，即n=a(t)+s(t)；Kmax为4G基站在一个时隙中可以接受的最大任务数量；一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱定军，赵飞，石雷，昌驰，张洋，
申请(专利权)人：合肥本源物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：