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能量收集蜂窝网络中面向移动边缘计算的资源分配理论与方法

批准号:
62071077
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
李云
依托单位:
学科分类:
通信网络
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李云

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
能量收集(EH)与移动边缘计算(MEC)结合能为计算密集型和时延敏感型应用提供有力的技术支撑,构建绿色节能的自治移动通信系统。传统的EH与MEC技术无法适应EH与MEC结合时多维资源和信道状态的随机变化,也不能解决多维资源及业务QoS约束下的联合资源分配问题。为此,本项目对EH蜂窝网络中面向MEC的资源分配理论和方法进行研究,包括:充分考虑任务到达、能量收集和无线信道状态的随机变化,研究EH蜂窝网络中面向MEC的系统模型;充分考虑能量、无线带宽、计算资源和业务QoS的多维约束,研究时延、能耗、任务处理速率等多目标优化模型;针对系统状态确知、随机但统计分布已知(或可预测)和随机且统计特性不可预测三种情况,利用凸优化、随机规划、马尔科夫决策过程和强化学习等方法,研究优化多目标的多维资源联合分配策略。上述研究有望在基础理论和关键算法上取得创新研究成果,为新一代移动通信的发展提供理论参考。
英文摘要
Integration of Energy-Harvesting (EH) and Mobile Edge Computing (MEC) can effectively support computation-intensive and delay-sensitive mobile applications (such as augmented reality, virtual reality and smart factory). In the meanwhile, it is a promising technique for constructing an energy-saving and green autonomous mobile communications system. Traditional EH and MEC technologies cannot adapt to the random changes of task arrival, harvested energy and wireless channel, and do not solve the resources allocation for optimization problem under multi-dimension constraints in EH and MEC mobile cellular networks. To address the above mentioned problems, this project will conduct research on the resources allocation method for EH and MEC mobile cellular networks, which include: 1) Building the system models that take the random features of task arrival, harvested energy and wireless channel into consideration; 2) Under multiple constraints of energy, computation and wireless bandwidth resources and applications’ quality of service, formulating the optimization problem for optimizing the delay, energy consumption, and rate of tasks processing; 3) Taking deterministic and random system states into consideration, the effective resource allocation methods will be proposed based on convex optimization, multi-stage stochastic programming, Markov decision processing and reinforcement learning. The research of this project is expected to produce new theoretic and technical results, which provides theoretic foundation for the evolution of future mobile communication system.
在本项目的资助下,项目组按照任务书要求按计划开展研究,主要研究内容包括:1) 充分考虑收集能量、任务到达和无线信道状态的随机变化,研究能量收集蜂窝网络中面向MEC的系统模型;2) 充分考虑能量、无线带宽、计算资源和业务QoS的多维约束,研究时延、能耗、任务处理速率等多目标优化模型;3) 针对系统状态确定性和不确定情形,利用凸优化、随机规划、马尔科夫决策过程和深度强化学习方法,研究多目标优化的多维资源分配策略。.经过4年的努力,项目组成员在IEEE JSAC、IEEE TMC、IEEE TWC、IEEE TITS、《中国科学:信息科学》、《通信学报》等国内外学术期刊和会议共发表论文28篇,其中ESI高被引论文3篇,申请发明专利17项,包括美国专利2项,转让发明专利2项。研究成果被同行引用750余次。获重庆市科技进步一等奖1项。取得了创新性研究成果主要包括:.1) 针对支持能量收集的边缘计算中差异化任务卸载和资源分配问题,建立了分布式的计算任务卸载、资源分配及能量管理模型,提出了基于博弈论和扰动李雅普诺夫优化理论的分布式任务卸载和资源管理优化方法。.2) 针对多MEC服务器协同的任务卸载和资源分配问题,提出了网络和计算协同的分布式任务卸载和资源分配方法、异构MEC网络中智能协同任务卸载和资源分配方法以及面向差异化业务的智能服务编排和算网资源协同分配方法。.3) 对MEC网络状态和业务请求的空间相关性进行分析,建立了业务请求的偏好度模型和无线干扰的时空相关模式,构建了多MEC服务器协同的任务卸载、干扰管理和服务缓存联合优化问题模型,提出基于值分解网络和图注意力网络的分布式资源优化方法。.上述研究成果丰富了MEC的基础理论和关键技术,为新一代移动通信的研究和发展提供参考。
面向差异化业务的移动边缘计算资源优化管理研究
  • 批准号:
    CSTB2022NSCQ-LZX0055
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    李云
  • 依托单位:
密集异构Macro-femto蜂窝网络能效优化关键技术研究
  • 批准号:
    61671096
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    李云
  • 依托单位:
机会互联网络通信体系及关键技术研究
  • 批准号:
    61071118
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    李云
  • 依托单位:
间断连接无线互联网络:通信体系及其关键技术研究
  • 批准号:
    60702055
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    李云
  • 依托单位:
国内基金
海外基金