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孙鉴,张伟,马宝全,吴隹伟,杨晓焕,武涛
摘要: 无人机群(UAV swarm)结合5G网络成为携带计算资源的集群飞行工具,可以为移动边缘计算(MEC)网络提供额外算力支持。在半连接网络中,针对基础设施算力稀缺、海量任务数据、移动物联网(IoT)设备分布不均以及利用正交频分多址(OFDMA)技术进行通讯的复杂场景,提出由地面设备层、UAV层以及边缘计算层构成的移动感知自适应并行计算任务卸载系统(MATOS),旨在降低任务的卸载时延和能耗,从而提升任务卸载的成功率。该系统利用UAV swarm作为空中基站(ABS),完成任务卸载和任务中继服务。首先,为提升地面设备与UAV swarm任务传输质量,结合任务属性与区域服务设备移动感知思想提出了任务协同收集机制。其次,提出自适应并行遗传蚁群模型(AGACO)任务卸载机制,同时结合UAV swarm航迹规划思想,使ABS负载均衡并降低任务卸载时延。最后,以UAV swarm航迹规划、任务卸载时延、任务卸载能耗为联合优化指标,提升了任务卸载成功率。实验结果表明,MATOS与高能效边云架构(RESERVE)、智能可信任务卸载系统(STMTO)、自主预测动态框架(UECIN)、多无人机辅助卸载系统(MAOS)以及自适应负载均衡(MOTO)相比,在飞行能耗上降低了40%,在任务卸载时延上相较于RESERVE降低了38%,在任务卸载能耗上相较于RESERVE降低了31%,验证了MATOS的优越性。
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