[發明專利]一種面向移動邊緣計算超密集網絡的遷移決策與資源優化分配方法

有效

• 申請號: 201811087277.7
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109151864B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 劉康;湯瑋;劉璐;劉旭;石際;袁漢云;李赟
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W52/26;H04W72/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 王海權

本發明公開了一種面向移動邊緣計算超密集網絡的遷移決策與資源優化分配方法，屬于無線通信領域。針對移動邊緣計算超密集網絡中存在計算終端和通信終端同時發起任務請求應用場景，公開一種能保障通信請求終端最小通信速率需求下計算請求終端的任務遷移決策和資源優化配置方法，該方法以各計算請求終端的任務遷移處理時延和能耗加權和作為任務遷移成本，以所有計算請求終端的任務遷移成本和最小為目標建立優化模型，將優化模型分解為計算資源優化配置模型以及聯合信道配置與功率配置優化模型，采用KKT條件獲得計算資源優化配置決策；采用交替迭代獲得信道與功率次優配置決策。

技術領域

本發明涉及一種面向移動邊緣計算超密集網絡的遷移決策與資源優化分配方法，屬于無線通信領域。

背景技術

移動邊緣計算(mobile edge computing,MEC)技術通過在網絡入口部署邊緣云服務器(edge cloud server,ECS)，提供高可靠、低時延計算與通信服務，旨在解決業務時延敏感或計算密集但終端處理能力受限、云計算資源豐富但接入能力受限以及移動寬帶業務顯著增長但承載網絡管道化等矛盾。移動邊緣計算技術推動了智能網聯與車聯網、智慧城市、能源互聯網等以應用為中心、提供實時高可靠服務的興起。但在MEC中，由于計算與通信耦合，用戶體驗依賴于計算與通信資源聯合分配，且遷移決策也會影響系統性能。

第五代移動通信(5G)網絡將MEC與超密集組網結合，實現近距離、低時延接入邊緣云，但移動邊緣計算超密集網絡涉及多個基站，遷移決策還需考慮基站選擇，會進一步增大資源配置的復雜性。此外，超密集網絡還存在同頻干擾，不同蜂窩小區用戶終端的通信速率相互耦合，資源配置非常復雜，其遷移決策與資源分配更具挑戰性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種面向移動邊緣計算超密集網絡的遷移決策與資源優化分配方法。針對移動邊緣計算超密集網絡中存在計算終端和通信終端同時發起任務請求應用場景，計算請求終端有時延敏感型或計算密集型任務需要遷移到邊緣云服務器處理，通信請求終端需要網絡配置能滿足自身最小通信速率需求的傳輸信道和發射功率，本發明提供一種能保障通信請求終端最小通信速率需求下計算請求終端的任務遷移決策和資源優化配置方法，該方法首先以各計算請求終端的任務遷移處理時延和能耗加權和作為任務遷移成本，然后以所有計算請求終端的任務遷移成本和最小為目標建立優化模型，并基于分解思想將優化模型松弛為計算資源優化配置模型以及聯合信道配置與功率配置優化模型，最后采用KKT條件獲得計算資源優化配置決策；采用交替迭代獲得信道與功率次優配置決策。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種面向移動邊緣計算超密集網絡的遷移決策與資源優化分配方法，所述移動邊緣計算超密集網絡在M個相鄰的蜂窩小區附近部署一臺邊緣云服務器(ECS)，所述邊緣云服務器能提供的業務計算能力為F_s，并內置一個決策單元，所述決策單元收集終端相關信息、可用通信資源信息和可用計算資源信息，根據終端請求執行任務遷移決策與資源優化配置，在蜂窩小區m∈M的中心部署一臺基站b_m,m∈M，所述基站通過有線鏈路連接到所述邊緣云服務器，與邊緣云服務器連接的所有基站M擁有相同頻譜B₀，基站b_m,m∈M將頻譜B₀等分為帶寬為B的K個信道，N個終端通過無線鏈路與所在蜂窩小區基站連接，所述終端采用正交頻分多址(OFDMA)接入所在蜂窩小區基站，將所述終端劃分為計算請求終端集N₁和通信請求終端集N₂，所述計算請求終端集N₁中的終端n∈N₁的計算能力和電池容量有限，其計算密集型任務或時延敏感型任務必須經由所在蜂窩小區基站b_m,m∈M和有線鏈路遷移到所述邊緣云服務器中處理；所述通信請求終端集N₂中的終端n∈N₂的通信任務有最小通信速率要求，由所在蜂窩小區基站b_m,m∈M分配信道和功率，但不涉及任務遷移。

進一步，該方法包括以下步驟：