[發明專利]一種邊緣云計算任務的卸載調度方法

有效

• 申請號: 202010618909.9
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111796880B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 王雄;楊煜坤;任婧;徐世中
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種邊緣云計算任務的卸載調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、移動邊緣計算硬件配置，

在MEC的應用場景中，有N個移動終端，每個移動終端都有一個不可分割的移動計算任務需要計算，移動計算任務集合B＝{B₁,B₂,…,B_N}，其中，B_i代表屬于第i個移動終端的任務，可以寫成B_i＝(d_i,c_i)的形式，d_i表示移動計算任務B_i的數據量大小，c_i表示移動計算任務B_i的單位比特在單位計算力下的計算時間，其服從一個正態分布：其中，u_i為正態分布的均值，為正態分布的方差；

在整個應用場景中部署了M個微基站，微基站集合S＝{S₁,S₂,…,S_M}，其中，S_j代表第j個微基站，并且在基站本地部署有MEC服務器，每個微基站的服務信號范圍覆蓋了整個場景中的一部分，并為在這一部分場景中的移動終端提供服務，每個微基站信號的范圍互不相交即同一個移動終端只能與一個微基站進行通信；

另外應用場景中部署有一個宏基站，用S₀表示，并在基站本地部署有一個MEC服務器，這個唯一的宏基站覆蓋應用場景的所有區域，并為所有的移動終端提供服務，其硬件資源相比于微基站更為豐富；應用場景中的移動終端可以選擇在本地處理移動計算任務，也可以將移動計算任務卸載到對應的微基站或宏基站來進行處理；

(2)、求解移動計算任務的卸載調度方案

2.1)、將乘法因子用多元變量V表示，其中，α_j為微基站S_j的MEC服務器計算力約束的乘法因子，β_j為微基站S_j的MEC服務器帶寬約束的乘法因子，γ為宏基站的MEC服務器帶寬約束的乘法因子，δ為宏基站的MEC服務器計算力約束的乘法因子；

初始化多元變量V中變量的值為0，初始化集合set為空集，初始化迭代次數k＝0，設置迭代次數上限為k_max；

2.2)、對于每一個移動終端，根據以下求解模型，得到決策變量

s.t.

x_il+x_is+x_im＝1；x_il,x_is,x_im∈{0,1}

其中，變量x_il為二元變量，表示移動終端i是否在本地計算移動計算任務B_i，值為1表示在本地計算，值為0表示不在本地計算，變量x_is為二元變量，表示移動終端i是否把移動計算任務B_i卸載到微基站MEC服務器進行計算，值為1表示卸載到微基站MEC服務器，值為0表示不卸載到微基站MEC服務器，變量x_im為二元變量，表示移動終端i是否把移動計算任務B_i卸載到宏基站MEC服務器進行計算，值為1表示卸載到宏基站MEC服務器，值為0表示不卸載到宏基站MEC服務器，f_ij表示微基站MEC服務器j在計算移動計算任務B_i時，分配給移動計算任務B_i的計算資源大小，w_ij表示移動終端i將移動計算任務B_i卸載到微基站MEC服務器j時，獲得的帶寬資源大小，f_i0表示宏基站MEC服務器在計算移動計算任務B_i時，分配給移動計算任務B_i的計算資源大小，w_i0表示移動終端i將移動計算任務B_i卸載到宏基站MEC服務器時，獲得的帶寬資源大小；

T_il為移動計算任務B_i在本地的計算時間，T_ij為移動計算任務B_i在微基站MEC服務器j完成的總時間，y_ij為移動終端i與微基站MEC服務器j連接情況，y_ij＝1表示連接，y_ij＝0表示未連接，移動終端i只能與一個微基站MEC服務器連接，T_i0為移動計算任務B_i在宏基站MEC服務器完成的總時間，θ為一個常數，代表時間代價和能量代價之間比例的因子，可控制θ值來達到控制時間代價和能量代價對總代價影響的百分比，E_il為移動計算任務B_i在本地的計算能量消耗，E_ij為移動計算任務B_i在微基站MEC服務器j完成的總能量消耗，E_i0為移動計算任務B_i在宏基站MEC服務器完成的總能量消耗，T_i^max為移動計算任務B_i的最大容忍完成的時間，T_tij為移動計算任務B_i上傳微基站MEC服務器j的時間，T_ti0為移動計算任務B_i上傳宏基站MEC服務器的時間；

符號E表示“取均值”，符號表示“對于任意”，符號s.t.表示約束條件即“滿足”；

N個移動終端下得到決策變量合并為一個多元變量并用多元變量U表示，表示卸載情況的多元變量用多元變量X表示；

2.3)、判斷多元變量X是否在集合set中，如果在，則進行步驟2.4)，如果不在，則將多元變量X加入到集合set中，然后根據以下求解模型求解多元變量X條件下的多元變量U以及目標函數值R：

s.t.

判斷是否記錄有最優解，如果沒有，將多元變量U以及目標函數值R作為最優解，分別記為和并將迭代次數k賦值為0；如果有，則進一步判斷目標函數值R是否小于記錄最優解中的如果小于，則將多元變量U以及目標函數值R分別作為和進行記錄，并將迭代次數k賦值為0如果不小于，則將迭代次數k賦值為0；

2.4)、更新多元變量V：

其中，h₁、h₂、h₃、h₄為更新步長，F_j為微基站MEC服務器j可分配的計算力資源的大小，W_j為微基站MEC服務器j可分配的帶寬資源的大小，F₀為宏基站MEC服務器可分配的計算力資源的大小，W₀為宏基站MEC服務器可分配的帶寬資源的大小；

2.5)、迭代次數k加1，如果多元變量U滿足終止條件或k大于迭代次數上限k_max，則迭代結束，返回最優解中的多元變量U％，并作為移動計算任務的卸載調度方案，否則，返回步驟2.2)；

其中，所述的終止條件為：

以及多元變量U中每個變量值與上一次迭代多元變量U中對應的每個變量值求差值并取絕對值，然后將所有得到的絕對值求和，如果求和得到的值小于ε，其中，ε為閾值，根據具體實施情況確定。