[發明專利]云邊端異構邊緣計算網絡的分布式計算架構、方法與裝置

有效

• 申請號: 202110622828.0
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113296953B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 宋令陽;王鵬飛;邸博雅;邊凱歸;程翔;孫紹輝;庹虎;崔斌
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F9/445
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明涉及云邊端異構邊緣計算網絡的分布式計算架構、方法與裝置，所述方法包括：確定能耗模型；所述能耗模型包括：邊緣設備模型、邊緣服務器模型以及云計算中心模型；基于所述能耗模型構建目標函數；確定限制條件；將所述目標函數和所述限制條件規范化；將所述規范化后的目標函數進行分組，直至每個組內只包含一個目標函數和一個對應變量；對每個變量進行更新，直至收斂，得到最優計算卸載比例。本發明中的上述方法能夠得到最優的網絡計算卸載比例，最小化網絡能耗。

技術領域

本發明涉及異構邊緣計算領域，特別是涉及一種云邊端異構邊緣計算網絡的分布式計算架構、方法與裝置。

背景技術

現有技術中異構邊緣計算(HetMEC)網絡，將云和多層邊緣計算相結合，使得邊緣設備處產生的計算任務可以卸載到不同層的服務器上進行運算，合理疏散計算壓力、提高運算效率，通過計算卸載、計算資源分配和傳輸資源分配的聯合優化可以有效最小化系統延時。但該方案沒有考慮系統能耗的問題，然而在邊緣計算網絡中能耗十分重要，尤其針對邊緣設備來說。

目前已有的方案大多只考慮了兩層的傳統邊緣計算網絡，即只有單層的邊緣服務器和底層的邊緣設備，針對單個服務器、多個服務器兩類情況，來減小系統用于任務執行的能耗。

當前的方案大多是集中式的優化算法，針對分布式網絡的方案中，通常使用博弈來協調各個利益獨立個體的決策行為，可擴展性不足，不適宜大規模網絡的大數據量任務處理。

發明內容

本發明的目的是提供一種云邊端異構邊緣計算網絡的分布式計算架構、方法與裝置，降低系統總能能耗。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種云邊端異構邊緣計算網絡的分布式計算方法，所述方法包括：

確定能耗模型；所述能耗模型包括：邊緣設備模型、邊緣服務器模型以及云計算中心模型；

基于所述能耗模型構建目標函數；

確定限制條件；

將所述目標函數和所述限制條件規范化；

將所述規范化后的目標函數進行分組，直至每個組內只包含一個目標函數和一個對應變量；

對每個變量進行更新，直至收斂，得到最優計算卸載比例。

可選的，在將所述目標函數和所述限制條件規范化之后還包括：

將規范化后的目標函數和限制條件轉換為向量形式。

可選的，所述邊緣設備模型的表達式如下：

其中，為邊緣設備的能耗，k_b為由邊緣設備芯片結構決定的有效切換電容，為邊緣設備參與計算的計算資源，μ為單位bit數據需要的計算資源，λ_i為邊緣設備i處的原始數據大小，為邊緣設備i的原始計算數據在邊緣設備層進行計算的比例；

所述邊緣服務器模型的表達式如下：

其中，為邊緣服務器的能耗，k_m為由邊緣服務器硬件結構決定的有效切換電容，為邊緣服務器參與計算的計算資源，μ為單位bit數據需要的計算資源，N_j邊緣服務器j所連接的邊緣設備集合，λ_i為邊緣設備i處的原始數據量，為邊緣設備i的原始計算數據在邊緣服務器層進行計算的比例；

所述云計算中心模型的表達式如下：