面向车辆边缘计算的任务合作卸载

作     者：鲁蔚锋 印文徐 王菁 费汉明 徐佳 LU Weifeng;YIN Wenxu;WANG Jing;FEI Hanming;XU Jia

作者机构：南京邮电大学计算机学院江苏南京210023 江苏省大数据安全与智能处理重点实验室江苏南京210023 国铁吉讯科技有限公司北京100081 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2024年第56卷第1期

页      面：89-98页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(62372249,62072254,62272237,62171217,62372250,62302236) 中国铁道科学研究院集团有限公司院基金课题重点项目(2022YJ302) 

主　　题：边缘计算 车辆边缘计算 合作卸载 k-聚类 计算卸载 

摘      要：随着物联网技术和人工智能技术的飞速发展,车辆边缘计算越来越引起学者的关注。车辆如何有效地利用其周边的各种通信、计算和缓存资源,结合边缘计算系统模型将计算任务迁移到离车辆更近的路边单元,已经成为目前车联网研究的热点。由于车辆应用设备计算资源的有限性,车辆用户的任务计算需求无法满足,需要提升车辆周边计算资源的利用率来完成计算任务。本文研究了车辆边缘计算中任务的合作卸载机制,以最小化车辆任务的计算时延。首先,考虑周边停泊车辆以及路边单元的计算资源,设计了由云服务器层、停泊车辆合作集群层和路边单元合作集群层组成的任务合作卸载3层系统架构,通过路边单元合作集群和停泊车辆合作集群的合作卸载,充分利用系统的空闲计算资源,进一步提高了系统的资源利用率。然后,基于k-聚类算法的思想提出了路边单元合作集群划分算法对路边单元进行合作集群的划分,并采用块连续上界最小化的分布式迭代优化方法设计了任务合作卸载算法,对终端车辆用户的任务进行卸载计算。最后,通过将本文算法和其他算法方案进行实验仿真对比,仿真结果表明,本文算法在系统时延和系统吞吐量方面具有更好的性能表现,可以降低23%的系统时延,并且能提升28%的系统吞吐量。