[發(fā)明專利]面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的任務(wù)卸載方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010056885.2
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111258677A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫醒醒;夏士超;李云;蘇開榮
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445;G06F9/48
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的任務(wù)卸載方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、移動(dòng)用戶請求計(jì)算任務(wù)，根據(jù)移動(dòng)用戶請求計(jì)算任務(wù)的屬性建立任務(wù)隊(duì)列模型，得到移動(dòng)用戶的卸載任務(wù)量；

S2、根據(jù)移動(dòng)用戶的最大卸載任務(wù)量設(shè)定約束條件，確保一個(gè)用戶的計(jì)算任務(wù)在單位時(shí)隙只能卸載到一個(gè)服務(wù)器上；

S3、根據(jù)移動(dòng)用戶的計(jì)算任務(wù)卸載過程建立系統(tǒng)模型，構(gòu)建以最大化時(shí)間平均卸載收益為目標(biāo)的任務(wù)卸載優(yōu)化問題；

S4、利用李雅普諾夫優(yōu)化理論將任務(wù)卸載優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為每一時(shí)隙內(nèi)的優(yōu)化問題，通過最小化李雅普諾夫漂移與懲罰項(xiàng)之和得到新的優(yōu)化方程；

S5、根據(jù)任務(wù)卸載的屬性要求，采用基于最值的選擇準(zhǔn)則求解優(yōu)化方程，得到移動(dòng)用戶卸載的最優(yōu)目標(biāo)服務(wù)器以及卸載的最優(yōu)任務(wù)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的任務(wù)卸載方法，其特征在于，所述任務(wù)隊(duì)列模型包括：

其中，Θ_i表示移動(dòng)用戶i的任務(wù)隊(duì)列屬性，Q_i(t)表示移動(dòng)用戶i在時(shí)隙t的開始等待處理的任務(wù)量，b_i(t)表示移動(dòng)用戶i在時(shí)隙t卸載的任務(wù)量，γ_i表示移動(dòng)用戶i的計(jì)算密度，表示移動(dòng)用戶i的最大容忍計(jì)算時(shí)間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的任務(wù)卸載方法，其特征在于，所述約束條件包括：

其中，a_i(t)表示任務(wù)卸載選擇的目標(biāo)服務(wù)器，t表示時(shí)隙的索引，a_i(t)＝1表示移動(dòng)用戶i卸載到與MBS相連的服務(wù)器，a_i(t)＝0表示移動(dòng)用戶i卸載到與SBS相連的服務(wù)器，表示移動(dòng)用戶i的最少任務(wù)卸載量，b_i(t)表示用戶i的任務(wù)卸載量，表示移動(dòng)用戶i的最大任務(wù)卸載量，表示隊(duì)列的穩(wěn)定性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的任務(wù)卸載方法，其特征在于，所述系統(tǒng)模型包括通信模型、計(jì)算模型、能耗模型、效益模型、收益模型；

通信模型的計(jì)算方式包括：

W_i(t)＝a_i(t)α_mT_m,tran(b_i,r_m)+(1-a_i(t))α_sT_s,tran(b_i,r_s)

其中，W_i(t)表示通信成本，a_i(t)表示任務(wù)卸載選擇的目標(biāo)服務(wù)器，α_m表示移動(dòng)用戶i與宏基站之間每單位時(shí)間傳輸數(shù)據(jù)成本，T_m,tran(b_i,r_m)表示傳輸計(jì)算數(shù)據(jù)到MBS過程中消耗的時(shí)間，且b_i(t)表示動(dòng)用戶i的任務(wù)卸載量，r_m(t)表示MBS中用戶i的通信速率，α_s表示移動(dòng)用戶i與小基站之間每單位時(shí)間傳輸數(shù)據(jù)成本，T_s,tran(b_i,r_s)表示傳輸計(jì)算數(shù)據(jù)到SBS過程中消耗的時(shí)間，且r_s(t)表示SBS中用戶i的通信速率；

計(jì)算模型的計(jì)算方式包括：

C_i(t)＝a_i(t)β_mT_m,exe(b_i,f_m)+(1-a_i(t))β_sT_s,exe(b_i,f_s)

其中，C_i(t)表示通信成本，β_m，β_s分別表示MBS和SBS之間每單位時(shí)間計(jì)算成本，T_m,exe(b_i,f_m)，T_s,exe(b_i,f_s)分別表示在MBS和SBS上服務(wù)器執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間，且γ_i示移動(dòng)用戶i的計(jì)算密度，f_m，f_s分別表示與MBS，SBS相連的MEC服務(wù)器的計(jì)算能力；

能耗模型的計(jì)算方式包括：

E_i(t)＝E_i,com(t)+E_i,tran(t)

其中，E_i,com(t)表示MEC服務(wù)器計(jì)算消耗的能量，E_i,com(t)＝a_i(t)δγ_ib_i(f_m)²+(1-a_i(t))δγ_ib_i(f_s)²，δ表示開關(guān)電容，E_i,tran(t)表示移動(dòng)用戶i傳輸過程中消耗的能量，E_i,tran(t)＝a_i(t)T_m,tran(b_i)p_m+(1-a_i(t))T_s,tran(b_i)p_s，T_m,tran(b_i)表示傳輸計(jì)算數(shù)據(jù)到MBS過程中消耗的時(shí)間，T_s,tran(b_i)表示表示傳輸計(jì)算數(shù)據(jù)到SBS過程中消耗的時(shí)間，p_m表示用戶i與MBS之間的傳輸功率；p_s表示用戶i與SBS之間的傳輸功率。

效益模型的計(jì)算方式包括：

P_i(t)＝ρ_ilog₂(1+b_i(t))

其中，P_i(t)表示移動(dòng)用戶i卸載獲得的效益，ρ_i表示移動(dòng)用戶i卸載效益的權(quán)重因子，b_i(t)表示動(dòng)用戶i的任務(wù)卸載量。

收益模型的計(jì)算方式包括：

其中，U(t)表示系統(tǒng)卸載收益，表示在第t時(shí)隙用戶的集合，U_i(t)表示移動(dòng)用戶i的收益函數(shù)，且U_i(t)＝P_i(t)-W_i(t)-C_i(t)-E_i(t)，P_i(t)表示移動(dòng)用戶i卸載獲得的效益，W_i(t)表示卸載的通信成本，C_i(t)表示卸載的計(jì)算成本，E_i(t)表示卸載的能耗成本。