[發明專利]MEC環境下基于服務器負載均衡機制的自適應計算卸載方法

在審

• 申請號: 202211241559.4
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115604274A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 韓龍哲;敖晨晨;趙嘉;李勝;汪澤恒;張翼英;何業慎
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院
• 主分類號: H04L67/1008
• 分類號: H04L67/1008
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發明公開了一種MEC環境下基于服務器負載均衡機制的自適應計算卸載方法，包括以下步驟：S1：將多個用戶設備、任務、邊緣基站和服務器構成環境；S2：根據優化目標和邊緣服務器的負載情況確定系統狀態；S3：基于環境構建馬爾科夫決策模型；S4：基于改進DDPG算法對所述馬爾科夫決策模型進行求解；S5：獲得最優決策動作，確保邊緣服務器負載均衡，得到最優計算卸載策略?；谶吘壏掌髫撦d均衡，引入隨機早期檢測算法，提出一種改進深度強化學習算法獲得自適應計算卸載方法，有效緩解服務器端的壓力，提升網絡資源利用率，達到緩解網絡擁堵、降低端到端時延以及減少能耗的目標。

技術領域

本發明涉及網絡中計算卸載技術領域，更具體的說是涉及一種MEC環境下基于服務器負載均衡機制的自適應計算卸載方法。

背景技術

目前，隨著互聯網技術的飛速發展，大量智能終端進入人們的生活，對時間延遲要求較高的應用如在線互動視頻、AR/VR等在使用過程中產生了大量的計算數據，給網絡帶來巨大的壓力和挑戰。接入網絡的終端數量呈幾何速度增長，使傳統的云計算模式無法很好地滿足用戶對低時延、高速率的需求，移動邊緣計算(Mobile Edge Computing，MEC)的提出能夠有效彌補傳統云計算模式的不足。MEC在網絡的邊緣引入計算和存儲資源，減輕了中心云的負擔，讓部分業務和數據能夠在邊緣端進行計算存儲，有效降低數據傳輸時延，緩解網絡擁堵。

但是，面對終端數量爆發式增長，邊緣服務器的資源有限，如何在邊緣計算環境下將大量計算數據合理的分配到邊緣服務器，使計算任務能夠快速完成并且提升資源利用率變得非常重要。負載均衡就是將工作負載分配到多個服務器上進行處理,從而避免部分服務器壓力過大，提高資源的利用率，改善系統整體性能。因此，負載均衡是邊緣計算中非常重要的研究內容。計算卸載是MEC的關鍵技術之一，是指設備終端將計算密集型和時延敏感型的任務卸載到MEC服務器進行處理，以解決終端在資源存儲、計算性能及能耗等方面的不足。

因此，在邊緣計算環境中基于負載均衡機制獲得一個有效的計算卸載策略是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種MEC環境下基于服務器負載均衡機制的自適應計算卸載方法；基于邊緣服務器負載均衡，引入隨機早期檢測算法，提出一種改進深度強化學習算法獲得自適應計算卸載方法，有效緩解服務器端的壓力，提升網絡資源利用率，達到緩解網絡擁堵、降低端到端時延以及減少能耗的目標。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種MEC環境下基于服務器負載均衡機制的自適應計算卸載方法，包括以下步驟：

S1：將多個用戶設備、任務、邊緣基站和服務器構成環境；

S2：根據優化目標和邊緣服務器的負載情況確定系統狀態；

S3：基于環境構建馬爾科夫決策模型；

S4：基于改進DDPG算法對所述馬爾科夫決策模型進行求解；

S5：獲得最優決策動作，確保邊緣服務器負載均衡，得到最優計算卸載策略。

優選的，所述步驟S1具體包括：

所述環境包括用戶設備、任務、邊緣基站和服務器；

用戶設備MD_m表示為：

MD_m＝{F_md，P，CG，x_position,y_position}；

其中，F_md表示邊緣用戶設備的計算能力，單位為CPU cycles/s，P表示傳輸功率，CG表示與MEC服務器之間的信道增益，x_position和y_position表示坐標；

任務TASK_m表示為：