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专利号: 2019106560052
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-06-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种移动边缘计算系统动态任务卸载及资源分配方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:建模移动边缘计算系统;

S2:建模用户设备任务变量;

S3:建模边缘服务器变量;

S4:建模用户设备任务缓冲队列模型;

S5:建模边缘服务器任务缓冲队列模型;

S6:建模系统长期平均功耗;

S7:建模任务卸载,资源分配及任务缓冲队列约束条件;

S8:基于系统长期平均功耗优化准则,确定任务卸载及资源分配策略。

2.根据权利要求1所述的一种移动边缘计算系统动态任务卸载及资源分配方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:建模一个多用户设备多边缘服务器的移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)系统,系统内时间被分为多个持续时间为τ的时隙,令t表示时隙的索引,t=0,1,...。

3.根据权利要求2所述的一种移动边缘计算系统动态任务卸载及资源分配方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:令U={U1,...,Ui,...,UM}表示用户设备集合,其中,Ui表示第i个用户设备,1≤i≤M,M为用户设备总数目;fiL(t)表示第t个时隙用户设备Ui处理任务所调用的本地计算能力;令A(t)={A1(t),...,Ai(t),...,AM(t)}表示第t个时隙用户设备随机到达的任务数据量的集合,Ai(t)表示第t个时隙到达Ui的任务数据量。

4.根据权利要求3所述的一种移动边缘计算系统动态任务卸载及资源分配方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:令S={S1,...,Sj,...,SN}表示边缘服务器集合,其中,Sj表示第j个边缘服务器,1≤j≤N,N为边缘服务器的数量; 表示第t个时隙边缘服务器Sj的计算能力;Bj表示边缘服务器Sj所关联基站的信道带宽。

5.根据权利要求4所述的一种移动边缘计算系统动态任务卸载及资源分配方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括:令Q(t)={Q1(t),...,Qi(t),...,QM(t)}表示第t个时隙用户设备任务缓冲队列集合,Qi(t)表示用户设备Ui在第t个时隙任务缓冲队列;令 表示用户设备Ui在第t个时隙本地处理的任务量,建模为 其中,θi表示用户设备Ui处理单位比特数据量的任务所需计算开销;令 表示用户设备Ui在第t个时隙卸载至边缘服务器Sj的任务量,建模为 其中,αij(t)表示第t个时隙边缘服务器Sj分配给用户设备Ui的带宽比例,pi(t)表示在第t个时隙用户设备Ui卸载任务对应的发送功率,hij(t)表示第t个时隙用户设备Ui与边缘服务器Sj之间的信道增益,N0表示信道噪声功率谱密度,则第t+1个时隙用户设备Ui的任务缓冲队列Qi(t+1)建模为:其中,xij(t)表示在第t个时隙用户设

备Ui卸载任务至边缘服务器Sj的调度决策标识,xij(t)=1表示用户设备Ui卸载任务至边缘服务器Sj进行处理,否则,xij(t)=0。

6.根据权利要求5所述的一种移动边缘计算系统动态任务卸载及资源分配方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括:令G(t)={G11(t),...,Gij(t),...,GMN(t)}表示第t个时隙边缘服务器处用户设备任务缓冲队列集合,Gij(t)表示第t个时隙边缘服务器Sj处用户设备Ui任务缓冲队列,令 表示边缘服务器Sj在第t个时隙处理的用户设备Ui的卸载任务量,建模为 其中,βij(t)表示在第t个时隙边缘服务器Sj分配给用户设备Ui的计算能力比例,则第t+1个时隙边缘服务器Sj上用户设备Ui任务缓冲队列Gij(t+1)建模为:

7.根据权利要求6所述的一种移动边缘计算系统动态任务卸载及资源分配方法,其特征在于,所述步骤S6中,建模系统长期平均功耗为:其中, 表示系统功耗期望值,T表示系统总时间,pi(t)表示第t个时隙用户设备Ui的发射功率, 表示第t个时隙用户设备Ui的本地计算功耗,建模为 其中,表示用户设备Ui的本地计算功耗系数, 表示第t个时隙边缘服务器Sj的计算功耗,建模为 其中, 表示边缘服务器Sj的计算功耗系数。

8.根据权利要求7所述的一种移动边缘计算系统动态任务卸载及资源分配方法,其特征在于,所述步骤S7具体包括:任务卸载约束条件建模为xij(t)∈{0,1},

用户设备发送功率约束条件建模为 其中, 表示用户设备Ui的最大

发送功率;

用户设备本地计算能力约束条件建模为fiL(t)∈[0,fimax],其中,fimax表示用户设备Ui的最大计算能力;

边缘服务器资源分配约束条件建模为αij(t)∈[0,1], βij(t)∈[0,1],任务缓冲队列约束条件建模为其中, 表示

用户设备Ui最大可容纳的任务缓冲队列长度, 表示边缘服务器Sj最大可容纳的用户设备Ui的任务缓冲队列长度。

9.根据权利要求8所述的一种移动边缘计算系统动态任务卸载及资源分配方法,其特征在于,所述步骤S8具体包括:在满足任务卸载约束条件的前提下,以系统长期平均功耗最小化为目标,优化确定边缘服务器任务卸载及资源分配策略,即:其中, 表示用户设备Ui卸载任务至边缘服务器Sj的最优卸载决策, 表示用户设备Ui卸载任务至边缘服务器的最优发送功率决策,fiL*表示用户设备Ui本地处理任务最优本地计算能力调度决策, 分别表示边缘服务器Sj为用户设备Ui确定的最优信道带宽分配决策及计算能力分配决策。