[發明專利]一種基于云邊協同的計算卸載方法及系統

在審

• 申請號: 202010800779.0
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN112004239A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 周旭;李琢;覃毅芳;王浩宇;康夢軒
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算機網絡信息中心
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W28/16;H04W28/22;G06F9/445
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

本發明公開了一種基于云邊協同的計算卸載方法及系統，本方法步驟包括：1)終端計算任務模塊收集各終端設備擬卸載的計算任務和當前可供卸載的計算節點；其中每個計算任務包含對擬卸載到計算節點的卸載需求；所述計算節點包括邊緣計算節點和云計算節點；2)協作計算卸載模塊根據邊緣計算節點、云計算節點所產生的處理時間和能耗作為卸載依據，結合每個擬卸載計算任務的所述卸載需求，對每個擬卸載計算任務的計算模式進行分類；3)根據分類結果確定每個擬卸載計算任務對應的計算節點。本發根據收集的卸載需求，結合服務器資源使用情況以執行不同的卸載任務，減少計算任務的執行時間，提高服務器資源利用率。

技術領域

本發明涉及通信技術領域、云計算和邊緣計算領域，具體而言，本發明涉及一種基于云邊協同的計算卸載方法及系統。

背景技術

第五代通信技術(5G)和人工智能技術(AI)的快速發展，開啟了萬物智能互聯的新時代。從傳統以單機應用為主的PC時代進入到人人聯網的移動互聯網時代，再進入到面向未來網絡的萬物互聯時代，技術創新帶來了包括工業互聯網、車聯網、AR/VR等新興產業的蓬勃發展。

隨著以智能手機、筆記本電腦、工業傳感器為代表的終端設備的廣泛應用，需要處理的移動數據呈現爆發式增長，受限于終端設備的計算能力、內存和電池容量，在3G、4G和Wi-Fi等無線通信技術的發展下，云計算憑借著豐富的計算資源和更強的計算能力，有效的解決了移動設備面臨的上述挑戰，將計算密集型任務傳輸到云數據中心執行，即所謂的計算卸載(Computing Offloading)，基于云計算的計算卸載，一方面提升了終端設備性能，另一方面降低了設備能耗。

然而，將計算任務卸載到遠距離的云數據中心，造成了較大的傳輸時延和能量消耗，且隨著新型邊緣應用如遠程醫療、無人機和自動駕駛等時延敏感型任務的出現，對服務的響應時延提出了更高的要求。

顯然，核心網集中式的部署方式已不能滿足新業務的需求，在網絡隨業務向邊緣遷移的趨勢下，邊緣計算作為5G網絡架構的核心技術應運而生，它不僅滿足5G網絡的高速率、大容量、低時延等三大特性，而且將計算、通信、控制和存儲資源與服務分布在用戶側或靠近用戶的邊緣設備與系統，從而使得云計算模式擴展到網絡邊緣，減輕核心網的流量負載，降低了時延。

現有的大多計算卸載方案，大部分研究集中于云計算或邊緣計算來卸載任務，并未考慮二者之間的協作。為了應對上述問題，研究人員在計算卸載中引入云計算和邊緣計算的協作，當計算任務為計算密集型任務時，云計算憑借著豐富的計算資源可以比邊緣計算提供更好的服務；當處理時延敏感型任務，邊緣計算憑借著靠近終端設備更占優勢。

現有的方案受限于只將終端設備能耗或響應時延其中一項作為優化目標，很少有文獻考慮多種優化目標，且隨著電源存儲技術的快速發展，能耗的影響相對減小，計算能力在處理任務上扮演者決定性的角色之一。因此，傳統的卸載機制需要進一步優化。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例提供了一種基于云邊協同的計算卸載方法及系統，通過建立云邊協作的計算卸載模型，采用優化卸載算法，根據收集的卸載需求，結合服務器資源使用情況以執行不同的卸載任務，減少計算任務的執行時間，提高服務器資源利用率，降低終端設備的能耗，滿足未來場景中可能得突發性網絡需求或異構計算任務的差異化需求。

1、卸載系統

本發明的卸載系統如圖1所示，包括終端計算任務模塊、協作計算卸載模塊、邊緣計算節點和云計算節點。

(1)終端計算任務模塊：用于收集終端設備擬卸載的計算任務，每個計算任務對擬卸載到計算節點提出了相應的卸載需求；需要將所收集計算任務卸載到多個可供卸載的計算節點，包括云計算節點、邊緣計算節點；