(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210305515.7 (22)申请日 2022.04.15 (71)申请人 嘉兴学院 地址 314001 浙江省嘉兴 市秀洲区康和路 1288号光伏科创园2号楼 (72)发明人 乐光学　黄淳岚　陈丽萍　 (74)专利代理 机构 桂林市华杰 专利商标事务所 有限责任公司 451 12 专利代理师 陶平英 (51)Int.Cl. H04W 28/08(2009.01) H04W 84/18(2009.01) H04W 4/02(2018.01) H04W 4/42(2018.01) H04W 24/02(2009.01)G06F 9/50(2006.01) H04B 17/391(2015.01) (54)发明名称 一种多目标优化的海上边 缘计算卸载 方法 (57)摘要 本发明公开了一种多目标优化的海上边缘 计算卸载方法， 该方法基于海上无线Mesh网络和 船舶的移动性， 分析船舶位置变化和运动轨迹， 联合合作性和节点连通概率， 构建节 点间通信质 量评价模型， 尽可能避免通信中断引起的网络抖 动； 为提高网络卸载服务质量， 以延迟和能耗为 约束， 综合考虑资源负载、 信道传输和节点执行 能力， 设计卸载路径寻优方法， 将卸载路径寻优 问题转化为卸载收益最大化， 应用改进的混沌蚁 群优化算法寻找最佳卸载路径； 仿真结果证明， 该方案能有效提高任务执行成功率， 降低网络丢 包率， 保证网络资源负载均衡 。 权利要求书6页 说明书16页 附图8页 CN 114666839 A 2022.06.24 CN 114666839 A 1.一种多目标优化的海上边缘计算卸载方法， 其特征在于， 考虑船舶移动性对海上通 信网络的影响， 构建基于多目标优化的任务卸载协同服 务系统； 所述的任务卸载协同服务系统， 网络结构分为终端、 边缘和云三层， 以陆地数据中心为 云服务器， 边缘层以基站和浮台为边缘服务器ES， 终端层以船舶、 海军舰艇为海 上移动终端 MMT； 边缘层和终端层通过无线链路组成海 上无线Mesh网络， 其中ES节点互连构成无线Mesh 骨干网络， 以ES为中心， 通过无线链路聚合MMT节 点构建边缘计算簇， 连入骨干网， 实现任务 卸载协同； 在任务卸载协同服务系统中， ES节点根据船舶运动情况， 获得边缘计算簇内的节点通 信情况， 基于节点通信状态， 应用改进的混沌蚁群优化ICACO算法寻找最佳卸载路径， 实现 任务的可靠、 高效卸载服 务； 所述的海上边 缘计算卸载 方法， 包括如下步骤： 1)任务卸载协同服务系统中， ES节点根据船舶运动特性， 构建船舶运动模型， 获得边缘 计算簇内M MT节点通信情况， 具体包括如下步骤： 1‑1)以ES节点为原点， 建立极坐标系， 节点ui在极坐标系中的极径和极角分别为ρi和 αi， 节点ui的位置表示 为Pi( ρi, αi)， 当ρi<l0时， 节点ui(i≥1)可与ES节点 直接通信； 1‑2)设边缘计算簇 网络通信半径为lnet， 船舶单位面积到达率服从密度 为η 的泊松点分 布， n艘船舶 在网络通信范围内的概 率分布函数如下： 1‑3)船舶运动情况 下， 计算船舶 在极坐标中的位置和节点间距离： 设MMT节点单位时隙内的运动距离为 边缘计算簇核心区域边界处存在一 组静态的中继节点 ES节点通过这些节点将任务多跳 卸载至外围区域的MMT节点执行； 假设船舶在边缘计算簇内作匀速直线运动， 将系统时长 分 为若干个等长且较短的时隙， 时隙时长为τslot， 使船舶在单位时隙内的运动轨迹看作一条 直线， 设 为船舶运动速度， 船舶单位时隙内的运动距离 为： 已知节点ui(i≥1)τ 时刻的位置为Pi( τ )＝( ρi( τ ), αi( τ ))， 并以的q概率性选择改变运动 速度方向， 速度极角变化 值为Δβi， 则节点的速度极角值βi( τ )为： 根据余弦定理和平面向量的坐标运 算， 节点ui在 τ +1时刻的位置计算如下： 权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114666839 A 2由于上式计算得到αi( τ +1)值的值 域为 更新极角值ai( τ +1)为： 其中， 节点 运动距离|Pi( τ )Pi( τ +1)|为： 边缘计算簇中， 各节点间的距离公式如下： 1‑4)根据船舶 在极坐标系中的位置及运动情况， 计算 边缘计算组通信矩阵： 以χi表示节点合作性， 若χi＝1， 则节点为合作节点， 若χi＝0， 则节点为非合作节点， 其 表达式如下： 以任务卸载源节点ui为参照物， 确定该节点与簇中其它节点的通信 情况， 当uj(j≥1)节 点驶离节点ui的通信范围， 两点间的通信 被中断； 若i＝0， 则 否则 结合 MMT节点合作性， 节点间的连通 概率gi,j( τ )计算如下： 因此， 边缘计算簇的通信矩阵可表示 为G( τ )＝(gi,j( τ ))(n+1)×n； 2)根据任务需求和网络环境， 构建卸载开销模型和卸载路径信任 模型， 具体如下： 2‑1)根据任务需求特 征和海上通信 信道特性， 构建卸载开销模型： 多径衰落是任务传输过程中通信中断的主要原因， 其三射线模型主要包括视线传播、 镜面反射和漫反射； 漫反射路径和镜面反射路径的功率比服从高斯分布， 海浪表面越 “粗 糙”， 则漫反射强度越大； 将漫反射划分为若干个以海浪浪波为单位计算得到的漫反射， 由此， 三线模型路径损 耗计算如下：权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 114666839 A 3