本技术涉及无线通信技术领域,提出了一种车联网中通感算融合的任务卸载与资源配置优化方案。在此方案中,任务车辆装备了通信感知一体化系统,旨在协同完成特定任务,通过优化任务卸载和资源分配,提高系统效率和性能。
背景技术
随着第5代移动通信网络(Fifth-Generation,5G)范式的转变,第6代移动通信网络(Sixth-Generation,6G)不再仅仅专注于通信业务的拓展,而是以构建通信,感知和计算一体化(Integration of Sensing,Communication and Computing,ISCC)架构为核心。未来的频段向毫米波甚至太赫兹扩展,其频段具有大带宽和高穿透能力的特点,同时将来更大规模的天线和更密集网络的部署,极大地促进了感知系统的发展;另一方面,通信系统和感知系统的硬件设计与配置也愈加相似,这推动了通信系统与感知系统的融合,使得二者可以共享有限的资源,即频谱、能源和硬件平台,从而提高了感知和通信的效率,实现集成增益的提高。未来通过对6G通感一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)技术的深入研究,有望提供多样化的感知服务,这为车联网(Vehicular Networks,VNs)领域进一步的发展提供了重要的技术支持。但在这种情况下,单靠车辆本身的低算力难以完成多样化的感知业务,且这类应用数据通常体量大,复杂性高,对时延极为敏感,也给基于云的传统网络带来了严重的挑战。因此,车辆边缘计算(Vehicular Edge Computing,VEC)技术被研究用于解决远距离卸载的挑战。在VEC中,任务卸载使车辆能够将计算任务卸载到其具有计算能力的附近RSUs。而传统的车辆对路边单元(Vehicle-to-Roadside Unit,V2R)卸载方法可能会带来高额的延迟和能源消耗。例如,大量的任务占用了有限的RSUs的计算资源,导致RSUs的计算负担过重,因此需要额外的等待时间。幸运的是,未来的车辆可以被认为是一个分布式计算系统,因为它们可以搭载具有一定算力的设备。因此,资源有限的任务车辆可以通过车对车(Vehicle-to-Vehicle,V2V)卸载将计算任务转移到有可用资源的车辆上进行执行。因此,通过灵活结合VEC和V2V方式,VNs可以实现对大量繁杂感知业务的高效处理。
未来VNs中常见的感知业务通常较为复杂,例如辅助导航、移动增强现实和虚拟现实类的应用,而车辆除了需要完成这类任务,还有维系车辆自身感知系统性能的任务,而这两类任务会竞争有限的传输功率和带宽资源。另外,这些大型任务在很多研究中被描述为由相互依赖的多个中型任务组成,而这类应用通常被建模为定向无环图(DirectedAcyclic Graph,DAG),其中需要对中型任务按照特定的顺序进行处理。而中型任务往往可以拆分为多个小型任务,而在处理这些子任务的时候,涉及计算卸载、资源分配、平衡通信感知性能等问题。本发明设计了一种联合任务卸载与资源优化的方法,实现平衡感知性能的同时快速完成任务。
经过检索,申请公开号CN111918311 B,一种基于5G移动边缘计算的车联网任务卸载和资源分配方法,属于移动通信技术领域。通过添加一个备用MEC服务器的方法来弥补网络中计算资源不足的问题,MEC服务器之间资源共享以解决负载不均衡问题,联合任务卸载策略及计算资源分配以最小化网络开销。由于该优化问题难以直接求解,本发明提出一种启发式算法,将原问题转换为本地计算资源分配及任务卸载子问题分别求解。其中本地计算资源分配子问题采用导数求极值的方法得到最优解,任务卸载子问题联合任务卸载及MEC资源分配,采用拉格朗日优化算法进行求解,从而最小化网络时延和能耗开销。
传统技术在解决链式任务时更多地关注任务调度和低维的资源分配,且所提算法较为简单,在处理链式任务中高维资源分配问题时显得乏力。本专利通过解耦任务卸载与资源分配来逐步拆分并解决复杂问题,并采用改进的深度强化学习算法解决高维资源分配问题。
实现思路