[發(fā)明專利]一種基于無線供能邊緣網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110447548.0
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113286317B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱琦;朱科宇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W28/02;H04W28/084
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 徐瑩

1.一種基于無線供能邊緣網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、初始化：假設(shè)一共有N個用戶終端，每個用戶終端都有一個需要計算的任務(wù)，定義用戶的卸載決策為其中x_i＝{0,1}表示用戶終端i是否將任務(wù)卸載到MEC服務(wù)器執(zhí)行；以及，定義表示選擇卸載到邊緣服務(wù)器的用戶終端的任務(wù)執(zhí)行順序，其中C_Nc表示第Nc個卸載的任務(wù)，并定義表示選擇在本地的用戶任務(wù)執(zhí)行順序，其中L_Nl表示第Nl個在本地執(zhí)行的任務(wù)；其中并且N＝Nc+Nl，Nc和Nl分別表示卸載到MEC服務(wù)器的用戶數(shù)和在本地執(zhí)行的用戶數(shù)；

步驟2、所述每個用戶終端先進(jìn)行能量采集，然后進(jìn)行任務(wù)處理，在無線供能時間τ的能量收集階段，專用能量站通過無線能量傳輸?shù)姆绞綖樗械倪吘売脩艚K端進(jìn)行供能，那么第i個用戶終端采集得到能量e_i；

步驟3、所述每個用戶終端利用無線供能獲得的能量進(jìn)行本地計算任務(wù)或者將任務(wù)卸載到邊緣服務(wù)器進(jìn)行計算，并且在給定的無線供能時間下，采用改進(jìn)的約翰遜算法對用戶終端的卸載決策以及任務(wù)調(diào)度進(jìn)行求解，包括構(gòu)建系統(tǒng)模型的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，表示為：

P1:

C4:0＜τ≤τ_max

C7:Nc+Nl＝N

其中，和分別表示本地執(zhí)行用戶終端按照集合執(zhí)行的任務(wù)完成時間和卸載到MEC服務(wù)器按照集合執(zhí)行的任務(wù)完成時間，f_i為用戶終端i的計算能力，表示用戶終端的最大的計算能力，表示用戶終端i發(fā)射功率，表示用戶的最大發(fā)射功率，τ_max表示無線供能的最長時間；

以及，采用改進(jìn)的約翰遜算法進(jìn)行求解，包括步驟：

根據(jù)用戶終端任務(wù)的傳輸時間和在MEC服務(wù)器執(zhí)行的時間將用戶終端分為兩個不相交的子集D和子集E，表示如下：

其中，表示卸載數(shù)據(jù)從用戶終端到邊緣服務(wù)器的傳輸時間；表示用戶終端i的計算任務(wù)在MEC服務(wù)器執(zhí)行的計算時延；

將子集D中的用戶終端按照任務(wù)的傳輸時間進(jìn)行升序排列，將子集E中的用戶終端按照任務(wù)的執(zhí)行時間進(jìn)行降序排列；將子集D中的第一個用戶終端添加到用戶終端集合C^*中，將子集E中的最后一個用戶終端添加到用戶終端集合L^*中；

將前i個用戶終端中本地執(zhí)行任務(wù)的完成時間表示為：

其中，x_j表示用戶終端j是否將任務(wù)卸載到MEC服務(wù)器執(zhí)行；表示用戶終端j選擇本地執(zhí)行所需要的計算時延；

將前i個用戶終端中卸載的用戶終端的任務(wù)執(zhí)行完成時延表示為：

其中，表示卸載數(shù)據(jù)從用戶終端j到MEC服務(wù)器的傳輸時間；表示前i個用戶終端中卸載的用戶終端的任務(wù)傳輸時間；表示用戶終端j的計算任務(wù)在MEC服務(wù)器執(zhí)行的計算時延；表示前j個用戶終端中卸載的用戶終端的任務(wù)傳輸時間；表示前j-1個用戶終端中卸載的用戶終端的任務(wù)傳輸時間；

然后根據(jù)上述兩個公式計算集合L^*中的第一個用戶終端中本地執(zhí)行任務(wù)的完成時間和集合C^*中的第一個用戶終端中卸載的用戶終端的任務(wù)完成時延根據(jù)本地和卸載計算的時間將子集D和E中的用戶終端進(jìn)行分配，直到其中的一個集合的用戶被分配完成；將剩下未分配的用戶終端添加到集合M中，根據(jù)本地和卸載計算的時間將集合M中的用戶終端全部分配完成；最后獲得本地的用戶終端集合將其中的用戶終端設(shè)置為x_i＝0，卸載的用戶終端集合將其中的用戶終端設(shè)置為x_i＝1；

步驟4、根據(jù)步驟3求解獲得的用戶終端的卸載決策以及任務(wù)調(diào)度，采用黃金分割法求解出最優(yōu)的無線供電的時間；

步驟5、將步驟3與步驟4交替迭代使用，直到卸載決策和任務(wù)調(diào)度不再更新，此時收斂得到最優(yōu)解，獲得用戶終端選擇在本地的用戶任務(wù)執(zhí)行順序及選擇卸載到MEC服務(wù)器的任務(wù)執(zhí)行順序以及最優(yōu)的無線供能時間τ。