福州大学陈哲毅获国家专利权
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龙图腾网获悉福州大学申请的专利面向自适应切片使能空天地一体化网络的流量感知轻量化分层卸载框架获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118784599B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410551822.2,技术领域涉及:H04L47/83;该发明授权面向自适应切片使能空天地一体化网络的流量感知轻量化分层卸载框架是由陈哲毅;张俊杰;许浩然;吴舒霞;施晓薇设计研发完成,并于2024-05-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本面向自适应切片使能空天地一体化网络的流量感知轻量化分层卸载框架在说明书摘要公布了:本发明提供一种面向自适应切片使能空天地一体化网络的流量感知轻量化分层卸载框架,将SAGIN分为CAP和COP,并使用网络切片管理每个平台上的资源;ESP在进行资源分配的同时提供计算卸载服务;对于切片资源分配,利用稀疏概率自注意力捕获动态流量变化,根据预测的流量和系统负载执行自适应网络切片;对于计算卸载,将通信过程和计算过程分离,根据信道状况按需分配子信道,再通过轻量化计算卸载算法将虚拟机分配给任务,收敛后的策略被提炼为轻量化神经网络,用于在线推理。
本发明授权面向自适应切片使能空天地一体化网络的流量感知轻量化分层卸载框架在权利要求书中公布了:1.一种面向自适应切片使能空天地一体化网络的流量感知轻量化分层卸载框架,其特征在于,将SAGIN分为CAP和COP,并使用网络切片管理每个平台上的资源;ESP在进行资源分配的同时提供计算卸载服务;对于切片资源分配,利用稀疏概率自注意力捕获动态流量变化,根据预测的流量和系统负载执行自适应网络切片;对于计算卸载,将通信过程和计算过程分离,根据信道状况按需分配子信道,再通过轻量化计算卸载算法将虚拟机分配给任务,收敛后的策略被提炼为轻量化神经网络,用于在线推理; 在时隙开始阶段,首先根据历史流量、负载与任务完成情况,对切片资源进行调整,每隔个时隙执行一次自适应网络切片算法以确定是否调整切片;接着,用户将其需要卸载的发送到距离其最近的CAP,当基站和无人机皆不可用时,用户将任务发送到卫星;在接收到卸载请求后,ESP为任务分配子信道并将其上传到CAP;接着,通过SAGIN中的专属链路将用户任务从CAP传送到COP;当CAP为地面和卫星时,COP为地面基站;当CAP为无人机时,COP为无人机或者地面基站;在任务被传输到COP后,调用轻量化计算卸载算法将任务分配到对应的虚拟机中执行,并在计算完成后将结果传回用户设备;在时隙结束阶段,ESP收集任务完成情况、系统负载与用户流量信息,用于收益计算与切片调整; 所述自适应网络切片算法具体包括以下步骤: 第一步:通过基于Transformer的流量预测模型预测未来用户流量;首先,利用历史流量构造编码器和解码器的输入;其中,表示历史访问流量,表示当前切片窗口收集到的流量序列,表示需要预测的流量序列的时间采样;在Encoder中使用稀疏概率自注意力并在层之间使用自注意力蒸馏以降低计算开销,从层向第层的特征提取过程被定义为: 其中,表示稀疏自注意力,是第层编码器输入的维度,Conv1d表示时间序列上一维卷积,ELU是激活函数,MaxPool为最大池化操作;接着,将编码器的输出与解码器输入送入解码器,解码器由一层多头稀疏概率自注意力机制和一层多头注意力机制构成;最后,将编码器输出送入MLP,经过推理后得到未来的流量预测序列; 第二步:计算预期系统负载;为了精准衡量切片负载,分别定义系统的通信负载与计算负载:时隙下的通信负载表示为已经使用的信道资源与总信道资源的比值,计算负载表示为与之和与的比值;在获取到系统负载之后,使用历史负载乘以预期流量与历史流量的比值计算获得预期的资源需求; 第三步:计算期望切片资源,并判断是否调整切片:将负载峰值的倍作为期望的切片资源,表示ESP额外购入资源的比例;调整切片带来的收益定义为 其中,表示调整切片后ESP预期回报与保持当前切片ESP预期回报之间的差值,表示调整切片后ESP成本与保持当前切片ESP成本之间的差值,调整切片导致的中断成本定义为 其中,表示调整切片所需的时隙数量;如果调整切片所产生的收益与中断成本之间的差值大于0,则触发切片调整,将通信和计算切片资源分别调整为和,否则保持切片资源不变。
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