[發明專利]物聯網中基于移動邊緣計算的計算卸載方法

有效

• 申請號: 201910146350.1
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109788069B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 吳明明;高玉蘭;肖悅
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/24
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.物聯網中基于移動邊緣計算的計算卸載方法，該方法用于云端服務器分布在網絡邊緣的物聯網系統，系統內設備集合定義為K為設備總數，其中有計算任務卸載需求的設備集合定義為S＝{s₁,s₂,...s_N}，其余可用于輔助卸載模式的設備集合定義為K＝N+M，定義邊緣計算云端服務器為r₀，則為計算卸載可用設備的集合，令上行鏈路采用正交頻分多址，設備間互不干擾；其特征在于，包括以下步驟：

S1、引入社會關系，分析不同卸載模式下的時延和能耗表達式，包括：

首先，定義計算卸載需求設備與輔助卸載設備間的社會關系為：

其中，直接云端卸載模式下邊緣計算云端服務器與設備間的社會關系定義為1，即w_i0＝1,s_i∈S,r₀∈R；本地卸載模式下社會關系定義為1，即w_ii＝1,s_i∈S；

計算卸載模式分為本地卸載模式、直接云端卸載模式、設備端卸載模式、設備中繼轉發卸載模式，令本地卸載模式的時延和能耗性能分別表示為t_ii,e_ii,直接云端卸載模式的時延和能耗性能分別表示為t_i0,e_i0,設備端卸載模式的時延和能耗性能分別表示為t_ij,e_ij,設備中繼轉發卸載模式的時延和能耗性能分別表示為t_ij0,e_ij0,

S2、引入幀結構，構建系統收益函數，包括

定義源設備s_i∈S發送數據更新的時刻為

其中，更新數據時隙定義為一幀，T_i[r]＝Ft_i[r]-Ft_i[r-1]定義為設備s_i第r幀的幀長；第r幀初始時刻定義系統狀態為S[r]＝(x^S[r],x^R[r],D[r],w_ij[r])，為邊緣蜂窩用戶的位置向量，表示第r幀初始時刻設備s_i的橫縱坐標；類似的，表示第r幀初始時刻輔助卸載設備的位置向量，定義云端服務器位置D[r]＝[d₁[r],d₂[r],…d_N[r]]表示每個源設備第r幀需要發送的數據量；系統狀態S[r]映射行動策略a[r]＝[a₁[r],a₂[r],...a_N[r]]，其中a_i[r]表示第r幀設備s_i的計算卸載模式選擇和節點匹配策略，其定義為

綜合考慮時延和能耗性能，定義系統的長期收益函數為

其中，λ為調節時延和能耗對系統收益函數影響的比重因子，F_i[r]為第r幀設備s_i的收益函數，為系統幀平均收益函數；增加最大幀平均時延約束，構成動態計算卸載優化問題如下

其中，為設備s_i的幀平均時延，表示設備s_i的最大幀平均時延約束；

S3、利用Lyponov Optimization理論框架分析上述問題,構建與約束相關的虛擬序列γ_i[r]，虛擬序列值隨幀更新，轉換步驟S2中問題為

其中，V為調節算法收斂速度與約束條件滿足性間平衡的可調參數；

S4、根據DPP算法，求解步驟S3中問題步驟為：

S41、初始化輸入參數S[r],γ_i[r],…r_j∈R；

S42、計算不同模式選擇和節點匹配下的F_i[r],參數；

S43、將相關參數代入公式，得到每個源設備的最優模式選擇和節點匹配策略a[r]；

S44、更新虛擬序列γ_i[r+1]，更新式為

S5、若達到設定最大幀數則停止迭代，否則返回S3繼續下一幀的計算卸載優化。