[发明专利]一种基于边缘计算的视频帧调度方法

权利要求书

1.一种基于边缘计算的视频帧调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：用户端产生视频任务，然后对视频帧进行压缩，并向控制器发送资源情况咨询请求；

S2：控制器接收用户端请求，向每一个能连接上的边缘服务器获取边缘服务器资源信息；

S3：控制端更新边缘服务器列表，保留可连接的边缘服务器序号，删除不可通信的边缘服务器序号；

S4：控制器计算视频任务在边缘服务器剩余资源的范围内最低负载时的空闲CPU资源分配方案c^*和剩余内存资源分配方案m^*；

S5：控制器确定当前任务处理总时延最短的边缘服务器序号e^*，然后把序号为e^*的边缘服务器信息发送到用户端；其具体步骤包括：

S5.1：计算各个边缘服务器最低负载时处理视频任务的总时延：

L(j_i,e_k)＝α·t_i+δ·c^*+γ·m^*

其中，α、δ、γ分别表示网络时延、空闲CPU资源、剩余内存资源对视频任务属性的敏感度参数；

S5.2：对S5.1步骤计算得到的各个边缘服务器最低负载时处理视频任务的总时延L(j_i,e_k)进行排序，得到总时延的最小值，最小总时延对应边缘服务器的序号即为当前任务处理总时延最短的边缘服务器序号e^*；

S5.3：控制器将边缘服务器序号e^*发送到用户端；

S6：用户端把视频任务发送到序号为e^*的边缘服务器进行处理，边缘服务器处理完成后将处理数据上传到云服务器进行存储、统计和分析。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的视频帧调度方法，其特征在于：所述S1步骤的具体执行步骤包括：

S1.1：用户端产生视频任务j_i并设定视频任务j_i的精度需求A_i；

S1.2：将视频任务j_i中视频数据的每一帧进行编号F＝{F₁,F₂,...,F_n}；

S1.3：获取压缩后视频帧对应的原视频数据序号f_i，其公式为：

其中，视频帧率r通过精度需求A_i结合精度-帧率曲线动态获取，R为视频原帧率，F_i为原视频的第i帧；

S1.4：将S1.3步骤得到的f_i添加到序号组f′中，序号组f′对应的视频帧则为待处理的压缩后的视频帧；

S1.5：用户端根据处理压缩后的视频帧所需的资源数向控制器发送资源情况咨询请求。

3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的视频帧调度方法，其特征在于：所述精度-帧率曲线通过对测量数据拟合得到，其中，当帧率越接近原始帧率R时，视频任务j_i的精度需求A_i越大，当帧率越远离原始帧率R时，视频任务j_i的精度需求A_i越小。

4.根据权利要求2所述的基于边缘计算的视频帧调度方法，其特征在于：所述S2步骤中的边缘服务器资源信息包括网络时延t_i、第k个边缘服务器e_k的剩余空闲处理器资源数量C_k以及剩余内存资源数量M_k。

5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的视频帧调度方法，其特征在于：所述S3步骤中的不可通信的边缘服务器为网络时延t_i超过极限时间t^*的边缘服务器，其中所述极限时间t^*由控制器设定。

6.根据权利要求5所述的基于边缘计算的视频帧调度方法，其特征在于：所述S4步骤的具体执行步骤包括：

S4.1：计算各个边缘服务器在各自分配的空闲CPU资源和剩余内存资源的范围内处理视频任务的时延：l(c_i,m_j)＝δ(p,r,f)·c_i+γ(p,r,f)·m_j；

S4.2：计算各个边缘服务器在各自分配的空闲CPU资源和剩余内存资源的范围内处理视频任务的负载：

S4.3：对S4.2步骤计算得到的load(c_i,m_j)进行排序，取其最小值对应的c_i和m_j作为该边缘服务器e_k的空闲CPU资源分配方案c^*和剩余内存资源分配方案m^*；

其中，上述公式中的p为视频帧的分辨率，r为视频帧率，f为视频时长，δ(p,r,f)为CPU资源对任务属性的敏感度函数，γ(p,r,f)为内存资源对任务属性的敏感度函数，ρ为常量系数，且0ρ1，c_i为边缘服务器给任务分配的空闲CPU资源，m_j为边缘服务器给任务分配的剩余内存资源，且满足c_i≤C_k,m_j≤M_k。