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题名无人机反向散射移动边缘计算网络能耗最小化方案
- 1
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作者
刘伯阳
李政
蔡雨卓
王丽平
党儒鸽
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机构
西安邮电大学通信与信息工程学院
陕西省信息通信网络及安全重点实验室
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出处
《西安邮电大学学报》
2025年第2期19-29,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(61901366)
陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JQ-851)
陕西省普通高校青年杰出人才支持计划。
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文摘
针对物联网(Internet of Things,IoT)设备普遍存在的算力不足与能量短缺的问题,提出一种无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)反向散射(Backscatter Communication,BC)移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)网络能耗最小化方案。IoT设备从UAV发送信号中吸收能量进行本地计算,同时利用BC技术将部分待计算任务卸载至UAV进行远程计算。建立一个非凸优化问题并使用分块迭代、拉格朗日对偶及连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)算法对其求解,得到UAV中央处理器(Central Processing Unit,CPU)频率、UAV发射功率、IoT设备BC系数及UAV轨迹的最优参数,在保证IoT设备信息传输安全的前提下使网络能耗最小。仿真结果表明,相比于基准方案,所提方案在不同网络参数下可有效降低无人机能耗,降幅最高可达83.3%。
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关键词
无人机
物联网
移动边缘计算
反向散射通信
连续凸近似算法
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Keywords
unmanned aerial vehicle
Internet of Things
mobile edge computing
backscatter communication
successive convex approximation algorithm
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分类号
TN822.8
[电子电信—信息与通信工程]
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题名低功耗无人机反向散射边缘计算网络优化方案
被引量：1
- 2
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作者
刘超文
王丽平
王怡心
张浩然
刘伯阳
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机构
西安邮电大学通信与信息工程学院
陕西省信息网络及安全重点实验室
爱生无人机试验测试靖边有限公司
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出处
《西安邮电大学学报》
2024年第5期38-46,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(61901366)
陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JQ-851)
陕西省普通高校青年杰出人才支持计划。
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文摘
针对移动设备能量不足导致的算力有限难以处理复杂任务的问题,提出一种低功耗无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)反向散射(Backscattering Communication,BackCom)边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)网络优化方案。该方案首先根据UAV与BackCom辅助MEC系统模型建立非凸问题,再利用块坐标下降(Block Coodinate Descent,BCD)法将该问题分解为多个凸问题,利用对偶求解、次梯度迭代以及连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)算法优化UAV轨迹。最后,通过仿真分析资源分配和UAV轨迹设计方案,验证该方案的有效性。仿真结果表明,所提方案能够最大化用户设备储存量的同时最小化系统能耗。
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关键词
无人机
反向散射通信
移动边缘计算
拉格朗日对偶算法
连续凸近似算法
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Keywords
unmanned aerial vehicle
backscattering communication
mobile edge computing
Lagrange dual algorithm
successive convex approximation algorithm
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分类号
TN929.5
[电子电信—通信与信息系统]
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题名无人机辅助多MEC服务器的任务完成率最大化方案
被引量：1
- 3
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作者
刘伯阳
张浩然
郭天润
王丽平
党儒鸽
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机构
西安邮电大学通信与信息工程学院
陕西省信息通信网络及安全重点实验室
爱生无人机试验测试靖边有限公司
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出处
《西安邮电大学学报》
2024年第5期19-29,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(61901366)
陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JQ-851)
陕西省普通高校青年杰出人才支持计划。
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文摘
针对传统移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)网络中的严重信道衰落以及单一MEC服务器计算资源有限的问题,提出一种无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAV)辅助多MEC服务器的任务完成率最大化方案。该方案联合优化任务卸载决策、计算和通信资源及UAV轨迹,在满足信息因果关系约束、任务约束和轨迹约束的前提下,建立任务完成率最大化和UAV与用户加权能耗最小化问题。为求解该问题,采用交替优化算法将高度复杂问题解耦为任务卸载问题、资源分配问题和UAV轨迹设计问题,利用变量替换与拉格朗日对偶算法对任务卸载和资源分配问题转换后的凸问题进行迭代求解,并通过连续凸近似算法优化UAV轨迹。仿真结果表明,所提方案可以有效提高任务完成率并降低系统能耗,能够有效缓解信道衰落以及单一MEC服务器计算资源有限的问题。
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关键词
移动边缘计算
无人机
变量替换算法
拉格朗日对偶算法
连续凸近似算法
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Keywords
mobile edge computing
unmanned aerial vehicles
variable substitution algorithm
Lagrange dual algorithm
successive convex approximation algorithm
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分类号
TN929.5
[电子电信—通信与信息系统]
-
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题名基于反向散射无人机辅助MEC网络能耗最小化方案
被引量：1
- 4
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作者
刘伯阳
党儒鸽
王丽平
张浩然
刘超文
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机构
西安邮电大学通信与信息工程学院
陕西省信息通信网络及安全重点实验室
爱生无人机试验测试靖边有限公司
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出处
《西安邮电大学学报》
2024年第6期1-10,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(61901366)
陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JQ-851)
陕西省普通高校青年杰出人才支持计划项目。
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文摘
针对移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)网络中由于用户设备电池容量和任务处理能力有限导致的服务性能受限的问题,提出一种基于反向散射(Backscatter Communication,BackCom)无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助MEC网络能耗最小化方案。该方案采用BackCom和主动传输混合卸载技术,建立一个包括计算资源调度和UAV轨迹的非凸优化问题,结合块坐标下降法和连续凸近似算法获取原问题的最优解。仿真结果表明,所提方案在最大限度降低能耗的同时,有效地降低了数据处理延迟,且在不同参数下均有效。
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关键词
移动边缘计算
无人机
反向散射通信
主动传输
块坐标下降法
连续凸近似算法
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Keywords
mobile edge computing
unmanned aerial vehicle
backscatter communication
active transmission
block coordinate descent method
successive convex approximation
-
分类号
TN929.5
[电子电信—通信与信息系统]
-
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题名多UAV辅助反向散射边缘计算网络能耗优化方案
- 5
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作者
刘超文
王丽平
党儒鸽
张浩然
刘伯阳
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机构
西安邮电大学通信与信息工程学院
陕西省信息通信网络及安全重点实验室
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出处
《西安邮电大学学报》
2024年第1期20-31,共12页
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基金
陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JQ-851)
陕西省普通高校青年杰出人才支持计划项目。
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文摘
为了改善通信过程中由于遮挡导致信号衰落及设备能量不足以支撑大数据传输的问题,提出一种多无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助反向散射边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)网络能耗优化方案。该方案根据UAV与反向散射辅助MEC系统模型构建非凸优化问题,利用块坐标下降法(Block Coodinate Descent,BCD)和变量替换将非凸优化问题转化为凸问题,再利用拉格朗日对偶算法和次梯度算法对该凸问题进行迭代求解。基于连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)算法优化UAV轨迹,以最小化用户设备与UAV的能耗加权和。仿真结果表明,所提方案在不同参数下均有效可靠,与固定所有UAV轨迹、固定通信UAV轨迹、固定功率UAV轨迹等3种方案相比,所提方案能够有效降低系统能耗。
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关键词
移动边缘计算
无人机
反向散射
块坐标下降法
拉格朗日对偶算法
次梯度算法
连续凸近似算法
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Keywords
mobile edge computing
unmanned aerial vehicle
backscatter
block coodinate descent
Lagrangian duality algorithm
subgradient algorithm
successive convex approximation algorithm
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分类号
TN929.5
[电子电信—通信与信息系统]
-
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题名无人机反向散射计算任务完成率最大化方案
- 6
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作者
刘伯阳
党儒鸽
郭天润
张浩然
刘超文
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机构
西安邮电大学通信与信息工程学院
陕西省信息通信网络及安全重点实验室
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出处
《西安邮电大学学报》
2024年第1期10-19,共10页
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基金
陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JQ-851)
陕西省普通高校青年杰出人才支持计划项目。
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文摘
对多用户边缘计算通信系统中的资源分配问题进行研究,提出一种无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助的反向散射通信(Backscatter Communication,BackCom)任务完成率最大化方案。该方案在UAV辅助的混合反向散射及主动传输边缘计算通信系统下建立非凸优化问题,利用连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)算法将该非凸优化问题转化为凸优化问题,最终获得反射系数、主动传输发射功率、反向散射及主动传输各阶段时间的次优解。仿真结果表明,所提方案在不同参数下均有效可靠,与反射和本地计算、主动传输和本地计算这两种方案相比,能够在有效降低系统能耗的同时使用户设备任务完成率最大。
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关键词
移动边缘计算
反向散射通信
无人机
主动传输
连续凸近似算法
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Keywords
mobile edge computing
backscatter communication
unmanned aerial vehicle
active transmission
successive convex approximation algorithm
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分类号
TN929.5
[电子电信—通信与信息系统]
-
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题名无人机边缘计算高能效任务完成率最大化方案
被引量：1
- 7
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作者
刘伯阳
王怡心
杨宁乐
党儒鸽
万奕尧
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机构
西安邮电大学通信与信息工程学院
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出处
《西安邮电大学学报》
2022年第4期1-9,共9页
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基金
陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JQ-851)
陕西省教育厅专项科研计划项目(19JK0796)
陕西省普通高校青年杰出人才支持计划项目。
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文摘
对无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)网络中的能耗与任务完成率联合优化问题进行研究,提出一种UAV-MEC网络高能效任务完成率最大化方案。该方案首先根据所建立的UAV-MEC网络系统模型建立UAV-MEC网络资源分配优化问题,然后采用分块迭代与连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)算法将所建立的非凸问题转换成凸问题,并利用拉格朗日对偶算法进行问题求解。通过优化问题的最优解得到UAV-MEC网络中UAV算力、UAV轨迹、用户卸载任务量与UAV卸载任务量的优化参数。仿真结果表明,所提方案在不同网络参数下均有效可靠,不同参数对应的性能证明了所提方案的有效性。
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关键词
无人机
边缘计算
分块迭代
连续凸近似算法
轨迹优化
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Keywords
unmanned aerial vehicle
mobile edge computing
block iteration
successive convex approximation algorithm
trajectory optimization
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分类号
TN929.5
[电子电信—通信与信息系统]
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