This paper presents an innovative framework that boosts computing power by utilizing ubiquitous computing power distribution and enabling higher computing node accessibility via adaptive UAV positioning, establishing a UAV-enabled Computing Power Network (UAV-CPN). In a UAV-CPN, a UAV functions as a dynamic relay, outsourcing computing tasks from the request zone to an expanded service zone with diverse computing nodes, including vehicle onboard units, edge servers, and dedicated powerful nodes. This approach has the potential to alleviate communication bottlenecks and overcome the "island effect" observed in multi-access edge computing. A significant challenge is to quantify computing power performance under complex dynamics of communication and computing. To address this challenge, we introduce task completion probability to capture the capability of UAV-CPNs for task computing. We further enhance UAV-CPN performance under a hybrid energy architecture by jointly optimizing UAV altitude and transmit power, where fuel cells and batteries collectively power both UAV propulsion and communication systems. Extensive evaluations show significant performance gains, highlighting the importance of balancing communication and computing capabilities, especially under dual-energy constraints. These findings underscore the potential of UAV-CPNs to significantly boost computing power.


翻译:本文提出了一种创新框架,该框架通过利用无处不在的算力分布,并借助自适应无人机定位实现更高的计算节点可达性,从而构建了无人机赋能的算力网络。在UAV-CPN中,无人机作为动态中继,将计算任务从请求区域卸载到扩展的服务区域,该区域包含多样化的计算节点,如车载单元、边缘服务器以及专用高性能节点。此方法有望缓解通信瓶颈,并克服多接入边缘计算中存在的"孤岛效应"。一个关键挑战在于量化通信与计算复杂动态下的算力性能。为应对此挑战,我们引入了任务完成概率来衡量UAV-CPN执行任务计算的能力。我们进一步通过联合优化无人机飞行高度与发射功率,在混合能源架构下提升UAV-CPN性能,其中燃料电池和电池共同为无人机推进系统与通信系统供电。大量评估结果表明了显著的性能提升,突显了平衡通信与计算能力的重要性,尤其是在双重能量约束下。这些发现强调了UAV-CPN在显著提升算力方面的巨大潜力。

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