[發明專利]一種基于邊緣服務器協作的多任務卸載方法

有效

• 申請號: 201910334429.7
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110096362B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 柴蓉;張麗萍;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F9/48
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于邊緣服務器協作的多任務卸載方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

S1：建模邊緣服務器變量，具體包括：令E＝{E_j}表示邊緣服務器集合，其中，E_j表示第j個邊緣服務器，1≤j≤N，N為邊緣服務器的數量；

S2：建模用戶任務特性，具體包括：令系統中擬執行任務的用戶設備(User?Equipment,UE)集合為UE＝{UE_i}，其中，UE_i表示第i個用戶設備，1≤i≤M，M為用戶設備的總數；UE_i任務執行請求由三元組＜I_i,S_i,T_i^d＞描述，其中，I_i、S_i及T_i^d分別表示UE_i擬執行任務所需輸入數據量、待處理的數據量及任務完成截止時刻；假設在某段給定時間段內執行用戶任務，將該時段依次劃分為P個時隙，令T_t表示第t個時隙，1≤t≤P；

S3：建模用戶任務分割變量、卸載變量及時隙分配變量，具體包括：UE_i的任務被分割為L_i個任意數據量的子任務，各子任務分別卸載至不同邊緣服務器執行或在用戶本地執行；

令λ_i,l∈[0,1]表示UE_i的第l個子任務本地執行數據量的比率，λ_i,l,j∈[0,1]表示UE_i的第l個子任務卸載至邊緣服務器E_j進行執行的數據量比率；

令x_i,l＝{0,1}表示UE_i第l個子任務本地執行決策標識，x_i,l＝1表示UE_i的第l個子任務本地執行，否則，x_i,l＝0；

令x_i,l,j＝{0,1}表示UE_i的第l個子任務卸載至邊緣服務器E_j的調度決策標識，x_i,l,j＝1表示UE_i的第l個子任務卸載至邊緣服務器E_j進行執行，否則，x_i,l,j＝0；

令y_i,l,j,t＝{0,1}表示UE_i子任務卸載至邊緣服務E_j執行對應的時隙分配標識，y_i,l,j,t＝1表示在時隙t，UE_i的第l個子任務卸載至邊緣服務器E_j進行執行，否則，y_i,l,j,t＝0；

S4：建模用戶任務本地執行時延；

建模UE_i第l個子任務本地執行所需時延為其中，f_i表示UE_i的本地計算能力，S_i表示UE_i擬執行任務待處理的數據量，λ_i,l∈[0,1]表示UE_i的第l個子任務本地執行數據量的比；

S5：建模邊緣服務器執行任務時延：

假設邊緣服務器E_j依次執行所有用戶設備所卸載的任務，令D_j為邊緣服務器E_j執行UE所卸載子任務的時延總和，即其中，表示邊緣服務器E_j執行UE_i所卸載第l個子任務所需時延；

其中，表示UE_i的任務全部在邊緣服務器E_j上執行所需總時延；

其中，表示UE_i的任務傳輸至邊緣服務器E_j所需的傳輸時延，表示UE_i的任務卸載至邊緣服務器E_j對應的傳輸速率；B_i,j表示UE_i的任務卸載至邊緣服務器E_j所占用的傳輸帶寬，P_i,j表示UE_i的任務卸載至邊緣服務器E_j所采用的發送功率，g_i,j表示UE_i與邊緣服務器E_j之間鏈路的信道增益，σ²表示信道噪聲功率；

表示UE_i的任務在邊緣服務器E_j上執行所需處理時延，其中，表示邊緣計算服務器E_j的計算能力；

S6：建模用戶任務調度限制條件，具體包括：

(1)任務卸載約束條件：假設一個邊緣服務器E_j最多接收UE_i的一個子任務，即UE_i的每個子任務最多卸載至一個邊緣服務器，即且UE_i的每個子任務最多卸載一個至本地，即

(2)任務卸載變量與任務分割變量之間應滿足：x_i,l,j⊙y_i,l,j,t＝1，其中⊙表示二元變量的同或運算；任務分割變量約束條件：

(3)用戶任務執行截止時間限制條件應滿足：其中，T_i表示用戶UE_i任務完成執行時刻，令其中，T_i,l表示用戶UE_i子任務l完成執行時刻，建模為其中，表示UE_i子任務l在邊緣服務器E_j開始執行任務時刻；

(4)用戶UE_i時隙分配應滿足：時隙連續性約束條件：

(5)UE_i的任務最多同時卸載至C_i個邊緣服務器，即其中，C_i表示UE_i通信范圍內的所有邊緣服務器個數，C_i≤N；用戶UE_i子任務數應該滿足：1≤L_i≤C_i+1；

S7：基于用戶最大任務處理時延最小化確定用戶任務卸載策略。

2.根據權利要求1所述的一種基于邊緣服務器協作的多任務卸載方法，其特征在于，所述步驟S7具體包括：在滿足步驟S6約束條件下，基于用戶最大任務處理時延最小化確定用戶任務調度策略，實現任務執行總時延最小化，即

其中，為UE_i第l個子任務本地執行的最優調度決策；表示UE_i第l個子任務卸載至邊緣服務器E_j執行的最優調度策略；為UE_i第l個子任務本地執行的最優比例，表示UE_i第l個子任務卸載至邊緣服務器E_j執行的最優比例，表示UE_i第l個子任務卸載至邊緣服務器E_j執行的最優時隙分配策略。