[發明專利]物聯網邊緣任務卸載方法及裝置

有效

• 申請號: 202110344356.7
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113225377B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 李溫靜;歐清海;劉柱;張寧池;王艷茹;王劉旺;劉椿楓;呂東東;馬文潔;孫昌華;劉卉;佘蕊;張潔;藺鵬
• 申請（專利權）人: 北京中電飛華通信有限公司;國網信息通信產業集團有限公司;國網浙江省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;北京萬可信息技術有限公司
• 主分類號: H04L67/60
• 分類號: H04L67/60;H04L41/14
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張雅娜

1.一種物聯網邊緣任務卸載方法，其特征在于，包括：

獲取物理網絡模型、待卸載任務隊列模型、能耗模型以及物聯網邊緣網絡的預設邊緣任務卸載模型的約束條件；

基于所述物理網絡模型、所述待卸載任務隊列模型、所述能耗模型和所述預設邊緣任務卸載模型的約束條件，構建邊緣任務卸載模型；

基于近端策略優化PPO算法求解所述邊緣任務卸載模型的最優卸載策略；

根據所述最優卸載策略，將待卸載任務隊列的邊緣任務卸載至目標邊緣服務器；

其中，所述能耗模型是由目標邊緣服務器的能耗和物理鏈路的能耗確定的；

所述獲取物理網絡模型、待卸載任務隊列模型、能耗模型，包括：

將獲取的邊緣網絡中包括所有物理節點的集合及所有物理鏈路的集合使用無向圖進行建模，以獲取所述物理網絡模型；

將獲取的待卸載任務隊列的目標節點和開始節點、所述待卸載任務隊列的邊緣任務類型和邊緣任務間的數據依賴關系，以及待卸載任務隊列的邊緣任務間的傳輸帶寬使用有向圖進行建模，以獲取所述待卸載任務隊列模型；

基于卸載至所述目標邊緣服務器上的所述待卸載任務隊列中的邊緣任務數量，以及目標邊緣服務器的開機能耗、目標邊緣服務器滿負荷運行時的能耗和卸載所述邊緣任務所需的CPU數量，獲取所述目標邊緣服務器的能耗；

基于物理鏈路的帶寬利用率、物理鏈路的開機能耗和物理鏈路滿負載運行時的能耗，獲取所述物理鏈路的能耗；

根據所述目標邊緣 服務器的能耗和所述物理鏈路的能耗，獲取所述能耗模型。

2.根據權利要求1所述的物聯網邊緣任務卸載方法，其特征在于，所述物聯網邊緣網絡的預設邊緣任務卸載模型的約束條件通過如下方式獲取：

確定所述待卸載任務隊列的所述邊緣任務間的所述數據依賴關系；

確定所述待卸載任務隊列的所述邊緣任務只能卸載一次；

確定所述待卸載任務隊列的所述邊緣任務在卸載過程中按照所述數據依賴關系進行卸載；

根據所述卸載至所述目標邊緣服務器上的所述待卸載任務隊列中的邊緣任務數量、所述卸載所述邊緣任務所需的CPU數量和所述物理節點的計算能力，獲取所述目標邊緣服務器的計算能力約束；

根據所述邊緣任務數量的吞吐量、所述待卸載任務隊列的邊緣任務間的傳輸帶寬和所述物理鏈路的負載能力，獲取所述物理鏈路的帶寬約束。

3.根據權利要求1所述的物聯網邊緣任務卸載方法，其特征在于，所述基于所述物理網絡模型、所述待卸載任務隊列模型、所述能耗模型和所述預設邊緣任務卸載模型的約束條件，構建邊緣任務卸載模型，包括：

獲取所述邊緣任務卸載模型的狀態空間向量和動作空間向量，以及所述邊緣任務卸載模型的動作執行函數；

基于所述狀態空間向量、所述動作空間向量、所述動作執行函數、所述預設邊緣任務卸載模型的約束條件和預設值，獲取所述邊緣任務卸載模型的獎勵值；

根據所述獎勵值獲取所述邊緣任務卸載模型；

其中，所述狀態空間向量表示已經卸載預設數量個所述邊緣任務時，所述目標邊緣服務器的可用CPU數量和所述物理鏈路的可用帶寬資源；

所述動作空間向量表示部署所述邊緣任務；

卸載策略為所述狀態空間向量到所述動作空間向量的映射關系。

4.根據權利要求3所述的物聯網邊緣任務卸載方法，其特征在于，所述基于近端策略優化PPO算法求解所述邊緣任務卸載模型的最優卸載策略，包括：

獲取包括所述目標邊緣服務器的可用CPU數量和所述物理鏈路的可用帶寬資源的所述邊緣網絡的環境狀態向量，并將當前狀態信息輸入到基于所述PPO算法的Actor-Critic模型進行訓練，以對卸載策略初始值進行更新，獲取更新后的卸載策略；

根據所述更新后的卸載策略，確定所述最優卸載策略。

5.根據權利要求4所述的物聯網邊緣任務卸載方法，其特征在于，獲取更新后的卸載策略，包括：

初始化卸載策略，獲取所述卸載策略初始值；

利用預設損失函數的反向傳播對所述Actor-Critic模型的所述卸載策略進行更新，并基于預設Clip函數將所述卸載策略的更新步長約束在預設更新幅度范圍，以所述更新步長對所述卸載策略進行更新獲取所述更新后的卸載策略。