[發(fā)明專利]超密集網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中分布式移動邊緣計(jì)算卸載方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711050127.4
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107819840B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鶴立;郭俊;紀(jì)紅;李曦
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W28/02;H04W28/08;G06N5/04
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種超密集網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中分布式移動邊緣計(jì)算卸載方法，在網(wǎng)絡(luò)中的微微蜂窩基站附近部署MEC服務(wù)器，使得微微蜂窩基站具有MEC計(jì)算功能，將具有MEC計(jì)算功能的微微蜂窩基站稱為MEC-微微蜂窩基站；其特征在于，所述方法將超密集網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中移動設(shè)備分布式計(jì)算卸載的決策問題，描述為多用戶多基站的分布式計(jì)算卸載博弈，所有的移動設(shè)備是博弈參與者，博弈的目標(biāo)是最小化每個(gè)移動設(shè)備的能量開銷；所述的多用戶多基站的分布式計(jì)算卸載博弈，目標(biāo)函數(shù)表示如下：

計(jì)算卸載的能量開銷函數(shù)E_i和卸載決策a_i需要滿足如下限制條件：

其中，a_-i代表除移動設(shè)備i以外其他移動設(shè)備的計(jì)算卸載決策；a_i＝0時(shí)代表移動設(shè)備i選擇本地計(jì)算，a_i＝1時(shí)代表移動設(shè)備選擇MEC-微微蜂窩基站進(jìn)行計(jì)算；為移動設(shè)備i在本地計(jì)算的能量開銷；為卸載到MEC-微微蜂窩基站進(jìn)行計(jì)算的能量開銷，當(dāng)移動設(shè)備i卸載到不同的基站時(shí)，的值將根據(jù)基站的參數(shù)重新計(jì)算；

在博弈過程中，利用潛在方程判斷是否達(dá)到納什均衡；

所建立的潛在方程其中，N為MEC-微微蜂窩基站數(shù)量，K為移動設(shè)備數(shù)量，p_i,n為移動設(shè)備i接入基站n時(shí)的傳輸功率，g_i,n為移動設(shè)備i和基站n之間的信道增益；I_{A}為指示函數(shù)，I_{A}＝1時(shí)代表事件A是真的，此時(shí)多個(gè)移動設(shè)備占用同一信道，I_{A}＝0時(shí)代表事件A是假的，此時(shí)移動設(shè)備并未占用同一信道；G_i,n為移動設(shè)備i的干擾閾值；a表示所有移動設(shè)備的決策，a_i、a_j分別表示移動設(shè)備i、j的卸載決策；

初始設(shè)置各移動設(shè)備都選擇本地進(jìn)行計(jì)算，然后在每個(gè)決策時(shí)隙τ內(nèi)，每個(gè)移動設(shè)備執(zhí)行步驟1～步驟4，并在所有移動設(shè)備完成本次決策時(shí)隙的迭代后，判斷博弈是否達(dá)到納什均衡，如果是，則此時(shí)表示所有移動設(shè)備都找不到比現(xiàn)有策略更優(yōu)的計(jì)算卸載策略，結(jié)束博弈；否則繼續(xù)判斷是否達(dá)到了預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，如果是，結(jié)束博弈，如果否，繼續(xù)進(jìn)入下一個(gè)決策時(shí)隙；

所述的步驟1～步驟4包括：

步驟1，計(jì)算移動設(shè)備的干擾初步判斷是否需要進(jìn)行計(jì)算卸載，如果需要，則從移動設(shè)備的計(jì)算卸載策略集中選擇一個(gè)MEC-微微蜂窩基站；判斷方法是：

計(jì)算移動設(shè)備i的干擾閾值G_i,n，

然后判斷是否滿足如果是，移動設(shè)備i選擇MEC-微微蜂窩基站進(jìn)行計(jì)算卸載，否則移動設(shè)備i選擇本地計(jì)算；

其中，W為移動設(shè)備的信道帶寬，σ²代表信道的高斯噪聲，β代表基站正確接收數(shù)據(jù)流的最小信干噪比；b_i為移動設(shè)備i的計(jì)算任務(wù)L_i的數(shù)據(jù)量大小，w_i為完成計(jì)算任務(wù)L_i所需的CPU周期數(shù)；ε₀表示每個(gè)CPU單元所需要消耗的能量；a_j,l為移動設(shè)備j是否選擇MEC-微微蜂窩基站l的標(biāo)識，當(dāng)選擇時(shí)a_j,l為1，未選擇時(shí)a_j,l為0；步驟2，首先，計(jì)算移動設(shè)備所選策略是否滿足負(fù)載限制、干擾限制和時(shí)延限制，若不滿足，執(zhí)行步驟3；如果滿足，繼續(xù)判斷所選策略的能量開銷是否小于當(dāng)前計(jì)算卸載策略，如果是，則發(fā)送請求更新信息到當(dāng)前所選基站，請求更新自身的計(jì)算卸載策略，轉(zhuǎn)步驟4執(zhí)行，如果否，轉(zhuǎn)步驟3執(zhí)行；所述的步驟2中，負(fù)載限制、干擾限制和時(shí)延限制分別如下：

負(fù)載限制，是指MEC-微微蜂窩基站的計(jì)算資源滿足用戶的計(jì)算卸載請求；

時(shí)延限制，是指將計(jì)算任務(wù)卸載到MEC-微微蜂窩基站的計(jì)算時(shí)延要小于移動設(shè)備的計(jì)算任務(wù)的所能容忍的最大時(shí)延；

干擾限制，是指：設(shè)移動設(shè)備i選擇基站n，σ²為移動設(shè)備信道的高斯噪聲，則干擾限制需要滿足公式：β代表基站正確接收數(shù)據(jù)流的最小信干噪比；表示在計(jì)算卸載過程中，其他移動設(shè)備的接入對移動設(shè)備i造成的干擾；

步驟3，判斷移動設(shè)備的計(jì)算卸載策略集中策略是否都已選過，若是，則結(jié)束本次時(shí)隙的操作；若否，重新從計(jì)算卸載策略集中選擇一個(gè)未選擇過的MEC-微微蜂窩基站，繼續(xù)執(zhí)行步驟2；

步驟4，移動設(shè)備在獲得基站允許更新計(jì)算策略的信息后，通知其他移動設(shè)備已獲得本次更新機(jī)會，并在下一時(shí)隙采用更新的策略；如果移動設(shè)備未獲得更新機(jī)會，則在下一時(shí)隙保持現(xiàn)有的策略。