[發明專利]異構移動邊緣計算網絡中分層任務卸載的方法與系統

有效

• 申請號: 202010066572.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111262944B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 宋令陽;王鵬飛;邸博雅
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本申請實施例涉及異構邊緣計算網絡技術領域，具體涉及一種異構移動邊緣計算網絡中分層任務卸載的設計方法、系統、存儲介質及設備。所述方法包括：邊緣設備、邊緣服務器和云計算中心，所述邊緣設備根據邊緣服務器反饋的價格和本地計算的能耗判斷是否卸載任務，所述邊緣服務器根據云計算中心反饋的價格和本地計算的能耗判斷是否卸載任務，所述云計算中心根據最小化整個計算網絡的能耗調整價格，循環上述步驟，直至邊緣設備的卸載策略、邊緣服務器的決策策略以及云計算中心發布的計算資源的價格和罰金均穩定。本方法通過價格和罰金的機制實現了分布式系統中整個計算網絡中能耗最小化，有效減少了整體能耗；罰金的設置降低了系統阻塞發生的概率。

技術領域

本申請實施例涉及異構邊緣計算網絡技術領域，具體而言，涉及一種異構移動邊緣計算網絡中分層任務卸載的方法、系統、存儲介質及設備。

背景技術

物聯網的快速發展讓我們進入了后云時代，在我們的日常生活中會產生大量的數據。物聯網應用可能會要求極快的響應時間，數據的私密性等等。如果把物聯網產生的數據傳輸給云計算中心，將會加大網絡負載，網路可能造成擁堵，并且會有一定的數據處理延時。

隨著物聯網和云服務的推動，一種新的處理問題的模型，邊緣計算應運而生，即在網絡的邊緣產生、處理、分析數據；異構邊緣計算(HetMEC)網絡是將云和多層邊緣計算相結合，使得邊緣設備處產生的計算任務可以卸載到不同層的服務器上進行運算。

目前已有的方案大多只考慮了兩層的傳統邊緣計算網絡，即只有單層的邊緣服務器和底層的邊緣設備，針對單個服務器、多個服務器兩類情況，來減小系統用于任務執行和計算卸載的能耗。

當前的方案沒有充分考慮多層計算設備之間的相互作用和聯系，而且大多沒有考慮系統阻塞情況。目前方案針對分布式網絡，通常使用博弈來協調各個利益獨立個體的決策行為，利用納什均衡解來得到穩定解，例如利用阻塞博弈(congestiongame)來建模自私用戶對共有資源的競爭。但是阻塞博弈的前提是競爭者是同質的，但如果網絡中的云計算中心、邊緣服務器和邊緣設備有著不同的能耗模型，則無法采用阻塞博弈來實現多層的邊緣計算網絡中的能耗優化。

發明內容

為解決上述技術問題，本申請實施例提供一種異構移動邊緣計算網絡中分層任務卸載的方法、系統、存儲介質及設備。

本申請實施例第一方面提供一種異構移動邊緣計算網絡中分層任務卸載的方法，包括邊緣設備、邊緣服務器和云計算中心，所述邊緣設備與邊緣服務器通過無線網絡連接，所述邊緣服務器與云計算中心通過有線網絡連接所述方法包括：

S1邊緣設備，生成計算任務和處理時限，接收邊緣服務器反饋的價格，根據價格和本地計算的能耗判斷是否卸載任務，若是，則將任務卸載給邊緣服務器，若不是，則在本地進行所述任務計算；

S2邊緣服務器，接收云計算中心的計算資源價格并反饋給邊緣設備；

接收邊緣設備支付的費用和卸載的任務以及剩余處理時限，并根據自身的決策策略算出計算所述邊緣設備卸載的任務和/或將所述邊緣設備卸載的任務卸載給所述云計算中心任務的收益；

若收益為負，則將所述邊緣設備卸載的任務卸載到云計算中心，若收益為0或者正，則在本地計算所述邊緣設備卸載的任務；

S3云計算中心，接收邊緣服務器支付的費用、卸載的任務和剩余處理時限，優化計算和傳輸資源分配，計算出計算所述邊緣服務器卸載的任務所需要的能耗；將最小化整個計算網絡的能耗作為目標函數，將任務的處理量和傳輸量作為約束條件，根據拉格朗日乘子法計算出計算資源的價格和發生系統阻塞后的罰金，并將所述計算資源的價格和罰金的信息反饋給邊緣服務器；

當邊緣設備和/或邊緣服務器卸載的任務造成計算網絡堵塞，每個邊緣設備和每個邊緣服務器向云計算中心繳納罰金；