[發明專利]一種多接入邊緣計算系統中的任務卸載與分派方法

有效

• 申請號: 202011222810.3
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112512061B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 劉通;方璐;童維勤;李衛民
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明涉及一種多接入邊緣計算系統中的任務卸載與分派方法，是一種邊緣計算系統中最小化每個任務完成時延的卸載與分派方法，在一個考慮移動設備和無線接入點的自私性的邊緣計算系統中，將任務卸載與分派問題建模為多主從斯塔克伯格博弈，設計去中心化方法使得移動設備自主地選擇卸載決策并平衡無線接入點的工作負載，從而使得每個任務解決的時延最小化。本發明采用算法依次執行以下步驟：首先采用基于Q?值的卸載策略更新方法為每個移動智能設備計算最佳任務卸載決策；然后，基于最佳響應動態方法來更新每個接入點的任務分派決策均衡；重復以上步驟直到移動設備的卸載決策收斂。

技術領域

本發明涉及一個多接入邊緣計算系統中的任務卸載與分派方法，是一種邊緣計算系統中最小化任務完成時延的卸載與分派方法，在一個具有多個作為邊緣節點的無線接入點以及有多個可無線接入到邊緣節點的移動設備的邊緣計算系統中，考慮移動設備和無線接入點的自私性，通過決策移動設備產生的計算任務是否在本地執行還是卸載后被分派到到某個無線接入點，使得每個計算任務的完成時延最小化。

背景技術

如今，隨著移動設備的急速增長，出現了許多計算密集型應用，例如在線互動游戲和增強現實。而隨之產生的云計算模式中，計算任務被卸載到遠程云服務器進行處理，這會產生較大的傳輸時延和較高的移動設備能耗。因此，多接入邊緣計算的概念被提出，以將計算能力下沉到核心網絡的邊緣，從而降低任務完成所需的時延與能耗。在多接入邊緣計算系統中，移動設備可以通過多種無線網絡(例如蜂窩網絡和WiFi)訪問邊緣計算資源，從而卸載計算任務至邊緣進行處理。

對于任務卸載與分派問題而言，盡量降低每個任務的的完成時延是首要目標。系統中有多個移動設備以及多個無線接入點，如圖1所示，因此每個移動設備產生的計算任務有兩種執行模式，即本地執行、卸載到可連接的無線接入點執行，不同的執行模式會導致不同的任務完成時延。然而，任務卸載的決策除了考慮任務的完成時延外，還受到無線網絡帶寬資源和邊緣服務器計算能力的制約。首先，每個無線接入點的無線帶寬資源有限，因此，多個移動設備在同時選擇卸載任務到同一無線接入點時需要競爭傳輸任務數據所需的無線帶寬資源。其次，無線接入點可以選擇在其邊緣服務器上執行接收到的任務，也可以將它們通過有線連接分派到其他無線接入點進行處理以平衡每個無線接入點的工作量并進一步減少任務的完成時延，所以無線接入點在任務分派需要競爭傳輸任務所需的有線帶寬資源和執行任務所需的計算資源。考慮到每個移動設備的自私性(即每個設備都想自小化自己的任務完成時延)和無線接入點的自私性(最大程度地減少接收到的任務的總完成時延)，移動設備的卸載決定和無線接入點的分派決定的交互性以及沒有集中的運營商來為所有移動設備和無線接入點做出聯合決策，任務卸載與分派問題是一個復雜的問題。近年來，雖然有一些相關的工作對邊緣計系統中的任務卸載問題進行了研究，但是它們沒有考慮邊緣端之間的任務分派，從而未能充分利用具有多個由有線連接的無線接入點的多接入邊緣計算系統的計算資源。

發明內容

本發明的目的是針對已有技術的不足，提供一種多接入邊緣計算系統中的任務卸載與分派方法，為移動智能設備和無線接入點設計一種去中心化的決策算法，以實現在邊緣計算系統中最小化每個計算任務的完成時延。該方法考慮到網絡資源和邊緣服務器的計算資源有限性，以及移動智能設備和無線接入點的的自私性，針對具有任務轉發功能的邊緣計算系統提出一個任務卸載與分派算法，使得每個計算任務的完成時延最小化。

為了達到這個目標，本發明是通過以下技術方案來解決其技術問題的：

一種多接入邊緣計算系統中的任務卸載與分派方法，操作步驟如下：

步驟一，為邊緣計算系統進行建模；

步驟二，為計算任務的通信，執行模式進行建模；

步驟三，將任務卸載與分派問題進行形式化表示，并建模為多主從斯塔克伯格博弈；

步驟四，證明任務卸載與分派問題的斯塔克伯格均衡的存在性，提出其有效的算法。