本技术介绍了一种异构无人机多机通信系统,该系统由计算型无人机构成,旨在实现多无人机间的高效通信,并优化能耗。
背景技术
移动边缘计算(Mobile Edge Computing,以下简称MEC)作为一种帮助资源受限的终端处理通信和计算延迟任务的技术,近年来收到了学术界和工业界的广泛关注。MEC的核心思想是把传统数据中的云计算平台从核心网络内部迁至移动网络边缘,以实现各类系统资源的高效利用。MEC把无线网络和互联网两者技术有效融合在一起,并在无线网络侧增加计算、存储、处理等功能,构建了开放式平台以植入应用,并通过无线网络与业务服务器之间信息交互,对无线网络与业务进行融合,将传统的无线基站升级为智能化基站。通过将服务器资源移动到距离用户很近的边缘侧(在MEC系统中为用户提供处理任务服务的设备的统称),能够很大程度的降低用户的相应延迟,同时,在响应用户任务时的传输路径变短,使用的能量也大幅减少。虽然基站可以拥有强大的计算能力,但基站具有不可移动性且造价高昂,然而通信终端都会具有一定的移动性,所以当一些终端处于基站通信能力较弱的区域,或者无法覆盖的区域时,重建新的基站明显不是最优的解决办法。
处于对以上情况的考虑,更多的研究者将目光投向了无人机(Unmanned AerialVehicle,以下简称UAV)辅助MEC系统,MEC系统由边缘侧服务器和终端组成,将UAV加入到MEC系统中,由于UAV的易部署性以及高机动性,我们通常会利用UAV承担部分服务器的功能,甚至直接承担服务器的所有功能,例如,在基站距离终端较远的时候,使用UAV进行终端的数据收集,从而保证MEC系统对其所有用户的覆盖,并且能减少用户数据由于远距离传输造成的损失;或者在一些没有基站且终端所需处理的数据量较少时,直接使用UAV进行终端数据的收集和处理再返还至设备。加入了UAV的系统具有易部署性、移动可控性和优越的通信链路等优点。通过在MEC系统中添加具有计算能力的UAV,可以缓解计算资源不足的问题;利用UAV的空对地通信链路,可以有效的降低由于地面障碍带来的通信噪声影响;利用UAV的移动性,可以有效缩短终端与边缘计算服务器之间的通信距离,建立强有力的通信链路,提高通信效率。
在单无人机辅助MEC系统中,对于终端的任务处理一般都是先进行终端的数据收集,然后在UAV上进行计算处理或者转发到基站进行计算,最后将计算结果返还给终端。对于无需依靠基站的单无人机辅助MEC系统,UAV因为计算和飞行产生了过多的能量负载,会导致整个系统的持续工作能力大大降低。在多无人机辅助MEC系统中,多无人机的协同工作可以使得整个系统更加高效的处理终端的任务,但是同时使用多个UAV会导致系统需要更高的能量开销。
实现思路