[發明專利]一種移動邊緣計算系統子任務協同調度方法

有效

• 申請號: 202010543726.5
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111711962B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 柴蓉;楊甜甜;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W72/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種移動邊緣計算系統子任務協同調度方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：建模移動邊緣計算系統；

S2：建模移動設備變量；

S3：建模邊緣服務器變量；

S4：建模子任務模型；

S5：建模子任務完成時間；

S6：建模本地計算模式子任務完成時間；

S7：建模邊緣服務器卸載模式子任務完成時間；

S8：建模子任務卸載及調度約束條件；

S9：確定子任務卸載及協同調度策略以實現任務最大完成時間最小化；

所述步驟S1具體包括：建模一個多移動設備MD多邊緣服務器的移動邊緣計算MEC系統，系統內時間被分為多個時隙，持續時間為T，令t表示時隙的索引，t＝0,1,...,T；

所述步驟S2具體為：令Φ＝{MD₁,...,MD_i,...,MD_M}表示移動設備集合，MD_i表示第i個移動設備，1≤i≤M，M為移動設備總數目，f_i為本地MD_i的計算能力；

所述步驟S3具體為：令Ψ＝{MEC₁,...,MEC_j,...,MEC_N}表示MEC服務器的集合，MEC_j表示第j個邊緣服務器，1≤j≤N，N為邊緣服務器的數量，表示第j個邊緣服務器的服務能力，B_j表示邊緣服務器MEC_j所關聯基站的帶寬；

所述步驟S4具體為：MD_i請求的任務由多個具有因果依賴關系的子任務組成；對于每一個子任務采用二元卸載方式，即子任務能夠選擇在MD本地處理或卸載至MEC服務器處理；令K＝{A_i,k|1≤i≤M,1＜k≤K_i}表示子任務的集合，K_i為MD_i的子任務數目，令A_i,k為MD_i的第k個子任務，其中，I_i,k為子任務A_i,k的任務數據量，C_i,k為完成子任務A_i,k所需要的CPU周期數，為完成子任務A_i,k的截止時間；令ψ_p(.)和ψ_d(.)為子任務依賴關系函數；若A_i,k'為A_i,k的前級子任務，也即執行A_i,k前需執行A_i,k'，定義ψ_p(A_i,k)＝A_i,k'；若A_i,k'為A_i,k的后一級子任務，即需首先執行A_i,k，繼而執行A_i,k'，定義ψ_d(A_i,k)＝A_i,k'；

所述步驟S5具體為：建模子任務A_i,k的完成時間為T_i,k，其中，為子任務A_i,k的本地卸載決策二元變量，表示子任務A_i,k在本地執行，否則，為子任務A_i,k的MEC服務器卸載變量，表示子任務A_i,k卸載至MEC_j執行，否則，和分別為A_i,k在本地計算模式和MEC卸載模式下的完成時間；

所述步驟S6具體為：建模本地計算模式下子任務的完成時間為其中，由前序子任務的完成時間決定，建模為為A_i,k本地執行排隊時延，建模為為A_i,k本地執行的處理時延，建模為

所述步驟S7具體為：令表示邊緣服務器卸載模式下子任務完成時間，其中，由前序子任務的完成時間決定，建模為為A_i,k傳輸等待時延，為子任務A_i,k卸載至MEC_j的傳輸時延，建模為其中，R_i,j,t為子任務A_i,k卸載至邊緣服務器MEC_j對應的傳輸速率，建模為其中，p_i為MD_i的發射功率，h_ij為MD_i與MEC_j所關聯基站之間的鏈路增益，σ²為噪聲功率，y_i,k,j,t為傳輸時隙分配標識，y_i,k,j,t＝1表示子任務A_i,k占用時隙t傳輸至MEC_j，否則，y_i,k,j,t＝0；τ為時隙長度；為子任務A_i,k在MEC_j執行的排隊時延，建模為為子任務A_i,k在MEC_j上執行的處理時延，建模為

所述步驟S8具體包括：

任務卸載約束條件建模為：

傳輸速率約束條件建模為：若其中，為MD_i的最低傳輸速率限制；

子任務依賴關系約束條件建模為：

子任務截止時間約束條件建模為：

時隙分配約束條件建模為：

所述步驟S9具體包括：在滿足任務卸載約束條件的前提下，以系統最大任務完成時間為優化目標，確定邊緣服務器任務卸載及調度策略，即：

其中，本地執行最優計算策略變量，為MEC卸載最優策略變量，為傳輸時隙分配最優調度策略。