(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 202210650376.1 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 贾敏　吴健　张良　焦祥熙　 徐媚琳　郭庆　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 岳昕 (51)Int.Cl. G06F 9/445(2018.01) G06F 9/48(2006.01) G06F 9/50(2006.01) G06N 3/04(2006.01)G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 联合卸载决策和带宽分配的低轨卫星边缘 计算卸载 方法 (57)摘要 联合卸载决策和带宽分配的低轨卫星边缘 计算卸载方法， 涉及卫星通信领域。 本发明通过 多个并行DNN网络生成卸载决策， 并通过带宽分 配算法为每个用户分配带宽， 然后将生成的卸载 决策存储在内存中， 以进一步训练和改进所有 DNN以获得接近最优的卸载决策。 本发明可以得 到理想的系统效用函数值， 并且神经网络可以达 到很好的收敛效果。 本发明有效的解决了卫星边 缘计算中的卸载决策问题和带宽分配问题， 可以 广泛在卫星边 缘计算技术领域中应用。 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 CN 114880046 A 2022.08.09 CN 114880046 A 1.联合卸载决策和带宽分配的低轨卫星边缘计算卸载方法， 所述方法所面向的场景 为： 设每个用户移动设备都有M个独立的任务， M为正整 数； 其中每个任务 都能够在本地计算 或卸载到配备边 缘服务器的LEO卫星上进行计算； 其特征是： 所述联合卸载决策和带宽分配的低轨卫星边缘计算卸载方法包括以下步 骤： 步骤一、 搭建d个DN N网络模型， d为 正整数； 步骤二， 用随机参数初始化每个DNN网络模型， 并清空每个DNN网络模型的内存结构， 并 进入迭代步骤； 步骤二， 分别向所有DNN网络模型输入当前时隙用户移动设备生成的不同大小的独立 的计算任务； 所述每个DNN网络模型接收到的计算任务是当前时隙所有的移动设备的独立任务的总 和； 步骤三， 基于步骤二所述每个DNN网络模型中输入的不同大小的计算任务， 使用其所在 DNN网络模型生成各计算任务对应的卸载决策； 步骤四， 基于步骤三所述各计算任务对应的卸载决策， 使用推导出的最优带宽分配方 案， 获得所述各计算任务对应的卸载决策的系统效用函数值； 步骤五， 从DNN中选择最佳解决方案， 并通过将生成的任务和相应的卸载决策添加到 DNN网络的内存结构中并更新回放内存； 步骤六， 从步骤五所述更新回放内存中均匀采样一批数据集用于训练DNN网络并使用 梯度下降算法更新DNN网络的参数， 进行下一次迭代， 直至达到迭代次数后， 将获得的卸 载 决策用xnm∈{0,1}表示， 当xnm＝1时， 则用户n将计算任务m卸载到卫星上的边缘服务器上执 行计算； 当xnm＝0时， 则用户n的任务m选择在本地执计算。 2.根据权利要求1所述的联合卸载决策和带宽分配的低轨卫星边缘计算卸载方法， 其 特征在于步骤三中， 使用DN N网络生成卸载决策的具体方法是通过以下公式： 根据公式： 实现的； 式中： l表示任务的大小， πd是卸载策略函数， 设这里有d个DNN网络， 则会生成d个候选的 二进制卸载 方案。 3.根据权利要求1所述的联合卸载决策和带宽分配的低轨卫星边缘计算卸载方法， 其 特征在于步骤四中， 获取系统最优带宽分配方案的具体方法是： 根据公式：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114880046 A 2实现， 式中： l1,l2,l3分别代表用户生成的三个计算任务大小， x1,x2,x3分别代表神经网络对 于用户生成的三个计算任务生成的卸载决策， b1， b2， b3分别代表分配给三个用户的带宽， r1， r2， r3分别代表 三个用户卸载任务时的传输速率。 p1， p2， p3分别代表三个用户边缘执行的 传输功率， h1， h2， h3分别代表三个用户的信道增益， σ 是噪声功率， B是系统总带宽 。 4.根据权利要求1所述的联合卸载决策和带宽分配的低轨卫星边缘计算卸载方法， 其 特征在于步骤四中， 当移动设备选择本地执 行计算任务， 其能耗、 时延、 总延迟分别表示 为： 式中： 表示用户n在本地执行任务m的能耗， 其中lnm表示用户n的第m个任务的工作 量， elocal表示移动设备本地处 理的每个数据位的本地能耗， m∈M， 表示用户n执行其任务m的处理时间， 其中t1ocal表示移动设备n本地处理每个数据 位处理时间。 表示用户n在本地完成其任务的总延迟。 5.根据权利要求1所述的联合卸载决策和带宽分配的低轨卫星边缘计算卸载方法， 其 特征在于步骤四中， 当移动设备选择将计算任务卸载到卫星上的边缘服务器时， 其传输速 率、 能耗、 传输延迟、 边 缘服务器的处 理延迟、 总延迟分别表示 为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114880046 A 3