高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于移动边缘计算的V2X任务卸载方案

张海波 栾秋季 朱江 贺晓帆

张海波, 栾秋季, 朱江, 贺晓帆. 基于移动边缘计算的V2X任务卸载方案[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(11): 2736-2743. doi: 10.11999/JEIT180027
引用本文: 张海波, 栾秋季, 朱江, 贺晓帆. 基于移动边缘计算的V2X任务卸载方案[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(11): 2736-2743. doi: 10.11999/JEIT180027
Haibo ZHANG, Qiuji LUAN, Jiang ZHU, Xiaofan HE. V2X Task Offloading Scheme Based on Mobile Edge Computing[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(11): 2736-2743. doi: 10.11999/JEIT180027
Citation: Haibo ZHANG, Qiuji LUAN, Jiang ZHU, Xiaofan HE. V2X Task Offloading Scheme Based on Mobile Edge Computing[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(11): 2736-2743. doi: 10.11999/JEIT180027

基于移动边缘计算的V2X任务卸载方案

doi: 10.11999/JEIT180027
基金项目: 国家自然科学基金(61771084, 61601071),长江学者和创新团队发展计划基金(IRT16R72)
详细信息
    作者简介:

    张海波:男,1979年生,副教授,研究方向为移动边缘计算

    栾秋季:女,1995年生,硕士生,研究方向为移动边缘计算

    朱江:男,1977年生,教授,研究方向为认知无线电、移动通信

    贺晓帆:男,1985年生,助理教授,研究方向为无线资源管理

    通讯作者:

    栾秋季  yimuxiaolian@163.com

  • 中图分类号: TN929.5

V2X Task Offloading Scheme Based on Mobile Edge Computing

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61771084, 61601071), The Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University (IRT16R72)
  • 摘要: 移动边缘计算(MEC)通过在移动网络边缘提供IT服务环境和云计算能力带来高带宽、低时延优势,从而在下一代移动网络的研究中引起了广泛的关注。该文研究车载网络中车辆卸载请求任务时搜寻服务节点为其服务的匹配问题,构建一个基于MEC的卸载框架,任务既可以卸载到MEC服务器以车辆到基础设施(V2I)形式通信,也可以卸载到邻近车辆进行车辆到车辆(V2V)通信。考虑到资源有限性、异构性,任务多样性,建模该框架为组合拍卖模式,提出一种多轮顺序组合拍卖机制,由层次分析法(AHP)排序、任务投标、获胜者决策3个阶段组成。仿真结果表明,所提机制可以在时延和容量约束下,使请求车辆效益提高的同时最大化服务节点的效益。
  • 图  1  系统模型图

    图  2  层次分析法结构模型图

    图  3  拍卖模型图

    图  8  不同请求节点数情况下获胜者数目对比图

    图  5  多轮顺序组合拍卖卸载机制获胜者对比图

    图  4  多轮顺序组合拍卖卸载机制效益对比图

    图  7  M变化情况下请求车辆数与获胜者数目关系图

    图  6  M变化情况下请求车辆数与效益关系图

    表  1  判断矩阵中标度及含义

    相等 较强 很强 绝对强
    ${m_{ij}}$ 1 3 5 7 9
    下载: 导出CSV

    表  2  平均随机一致性指标RI

    $n$ 1 2 3 4 5
    RI 0 0.58 0.90 1.12 1.24
    注:当判断矩阵小于等于15阶时,平均随机一致性指标RI可由查表得到;当阶数大于15时,RI可由参考文献[12]中乘幂法得到。
    下载: 导出CSV

    表  3  多轮顺序组合拍卖卸载机制

     算法1 多轮顺序组合拍卖卸载机制
     (1)输入:车辆 $i$的请求信息为 $ \left\{ {{c_{ij}},{b_{ij}},p_{ij}^c,p_{ij}^b} \right\}$,服务节点 $j$的状态
    $\left\{ {{C_j},{B_j}} \right\}$, $i \in \left\{ {1,2, ·\!·\!· ,L} \right\}$, $j \in \left\{ {1,2, ·\!·\!· ,M} \right\}$,
    满意度序值 ${W^i} = \left\{ {w_{_1}^i,w_{_2}^i, ·\!·\!· ,w_M^i} \right\}$
     (2)输出:连接矩阵X,效益 ${U_M}(j)$,未投标矩阵 ${{F}}\!=\!\left\{ {{v_1},{v_2}, ·\!·\!· ,{v_f}} \right\}$
    且 $0 \le f \le L$
     (3)  for $r = 1:M$
     (4)   for $i = 1:f$ do
     (5)    for $j = 1:M$ do
     (6) AHP计算F中各元素对 ${g_j}$排序,根据排序顺序地发布请求信息;
    服务节点权衡与各请求车辆通信距离确定服务顺序
     (7)    end for
     (8)   end for
     (9)    for $j = 1:M$ do
     (10)      ${U_{\rm temp}} = \sum\limits_{j = 1}^M {U(j)} $;
     (11)     for $i = 1:f$ do
     (12)   $(U(j),F,X) = $ $ {\rm Knapsack}(\left\{ {{c_{ij}},{b_{ij}},p_{ij}^c,p_{ij}^b} \right\},\left\{ {{C_j},{B_j}} \right\})$;
     (13)    ${U_M} = {U_{{\text{tp}}}} + U(j)$;
     (14)   end for
     (15)  end for
     (16) for $k = 1:f$ do
     (17)  if $p_{{kj}}^c \le z_i^c$ then
     (18)    $p_{{kj}}^c = p_{{kj}}^c + \eta p_{{kj}}^c$
     (19)  end if
     (20)  if $p_{{kj}}^b \le z_i^b$ then
     (21)    $p_{{kj}}^b = p_{{kj}}^b + \eta p_{{kj}}^b$
     (22)  end if
     (23) end for
    下载: 导出CSV

    表  4  多维分组背包算法

     算法2 多维分组背包算法
     (1)输入:车辆 $i$的请求信息为 $\left\{ {{c_{ij}},{b_{ij}},p_{ij}^c,p_{ij}^b} \right\}$,服务节点 $j$状态函
    数 $\left\{ {{C_j},{B_j}} \right\}$
     (2)输出:选择矩阵X,效益 ${U_j}(j)$,未投标矩阵F
     (3) for $c = 1:{C_j}$ do
     (4) for $b = 1:{B_i}$ do
     (5) $ {U_j}(i,j,c,b) =\max \left\{ {U_j}(i,j - 1,c,b),\right. $
             $ \left. {U_j}(i,j - 1,c - {c_{ij}},b - {b_{ij}}) + {p_{ij}} \right\}$;
     (6)  If ${U_j}(i,j,c,b) \le {U_j}(i,j - 1,c,b)$
     (7)    ${x_{ij}} = 0$;
     (8)    ${{F}} = {{F}} \cup \left\{ j \right\}$;
     (9)  else
     (10)    ${x_{ij}} = 1$;
     (11)    ${{F}} = {{F}} \cup \left\{ {j{-}1} \right\}$;
     (12)    end if
     (13)   end for
     (14)  end for
    下载: 导出CSV
  • XU Lida, HE Wu, and LI Shancang. Internet of things in industries: a survey[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2014, 10(4): 2233–2243 doi: 10.1109/TII.2014.2300753
    YU Rong, DING Jiefei, HUANG Xumin, et al. Optimal resource sharing in 5G-enabled vehicular networks: A matrix game approach[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2016, 65(10): 7844–7856 doi: 10.1109/TVT.2016.2536441
    SALAHUDDIN M A, AL-FUQAHA A, and GUIZANI M. Reinforcement learning for resource provisioning in the vehicular cloud[J]. IEEE Wireless Communications, 2016, 23(4): 128–135 doi: 10.1109/MWC.2016.7553036
    ABUELELA M and OARIUL S. Taking VANET to the clouds[C]. International Conference on Advances in Mobile Computing and Multimedia, Paris, France, 2010: 6–13.
    HAN Guangjie, LIU Li, CHAN S, et al. HySense: A hybrid mobile crowdSensing framework for sensing opportunities compensation under dynamic coverage constraint[J]. IEEE Communications Magazine, 2017, 55(3): 93–99 doi: 10.1109/MCOM.2017.1600658CM
    CHEN Xu, JIAO Lei, LI Wenzhong, et al. Efficient multi-user computation offloading for mobile-edge cloud computing[J]. IEEE/ACM Transactions on Networking, 2016, 24(5): 2795–2808 doi: 10.1109/TNET.2015.2487344
    ZHANG Ke, MAO Yuming, LENG Supeng, et al. Energy-efficient offloading for mobile edge computing in 5G heterogeneous networks[J]. IEEE Access, 2017, 4: 5896–5907 doi: 10.1109/ACCESS.2016.2597169
    ZHANG Ke, MAO Yuming, LENG Supeng, et al. Optimal delay constrained offloading for vehicular edge computing networks[C]. IEEE International Conference on Communications, Paris, France, 2017: 1–6.
    ZHANG Ke, MAO Yuming, LENG Supeng, et al. Predictive offloading in cloud-driven vehicles: Uusing mobile-edge computing for a promising network paradigm[J]. IEEE Vehicular Technology Magazine, 2017, 12(2): 36–44 doi: 10.1109/MVT.2017.2668838
    LI Liang, LI Yunzhou, and HOU Ronghui. A novel mobile edge computing-based architecture for future cellular vehicular networks[C]. Wireless Communications and Networking Conference, San Francisco, USA, 2017: 1–6.
    DENG Maofei, TIAN Hui, and LIU Xinchen. Adaptive sequential offloading game for multi-cell mobile edge computing[C]. International Conference Telecommuni-cations, Thessaloniki, Greece, 2016: 1–5.
    洪志国, 李焱, 范植华, 等. 层次分析法中高阶平均随机一致性指标(RI)的计算[J]. 计算机工程与应用, 2002, 38(12): 45–47 doi: 10.3321/j.issn:1002-8331.2002.12.017

    HONG Zhiguo, LI Yan, FAN Zhihua, et al. Caculation on high-ranked RI of analytic hierarchy process[J]. Computer Engineering and Applications, 2002, 38(12): 45–47 doi: 10.3321/j.issn:1002-8331.2002.12.017
    TANG Ling, CHEN Xu, and HE Shibo. When social network meets mobile cloud: a social group utility approach for optimizing computation offloading in cloudlet[J]. IEEE Access, 2017, 4: 5868–5879 doi: 10.1109/ACCESS.2016.2611602
  • 加载中
图(8) / 表(4)
计量
  • 文章访问数:  2958
  • HTML全文浏览量:  1025
  • PDF下载量:  124
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-09
  • 修回日期:  2018-05-02
  • 网络出版日期:  2018-06-20
  • 刊出日期:  2018-11-01

目录

    /

    返回文章
    返回