[发明专利]一种能量匮乏终端与流量匮乏终端间的协作计算迁移方法

说明书

本发明公开了一种能量匮乏终端与流量匮乏终端间的协作计算迁移方法，利用流量匮乏终端与能量匮乏终端的优势资源来弥补各自的劣势资源，在不耗尽电池电量或产生额外流量费用的前提下进行有效的计算迁移。方法包括：步骤10)发起者通过控制信道广播需求信令，当帮助者回应所述发起者时，协作开始，ES_i通过控制信道获得DS_j的任务参数，DS_j通过控制信道获得ES_i的任务参数；步骤20)ES_i获取与DS_j之间的信道状态信息、信道增益值，以及DS_j与基站间的信道状态信息和信道增益值；步骤30)计算当ES_i与DS_j协作时，ES_i的开销和DS_j的开销；步骤40)计算当ES_i与DS_j不协作时，ES_i的开销和DS_j的开销；步骤50)生成迁移开销矩阵；步骤60)利用匈牙利算法获得匹配矩阵及多终端协作计算迁移开销。

技术领域

本发明属于通信领域，具体来说，涉及一种能量匮乏终端与流量匮乏终端间的协作计算迁移方法。

背景技术

近年来，新型智能物联网应用(例如深度学习驱动的智能视频监控系统、精准农业、智能家居、自动驾驶、工业自动控制系统、智慧医疗等)受到广泛关注的同时也致使其与资源受限的智能移动终端间的矛盾愈加突出。移动云计算(Mobile Cloud Computing，MCC),融合了传统无线蜂窝网络与互联网业务，利用计算迁移(Computation Offloading)技术将计算密集、时延敏感型任务上传至云端处理，自然成为一种有效的应对方案。具体而言，移动云计算方案中的计算迁移技术能带来如下的突出优势：1)通过把复杂计算任务迁移至云端降低了终端能耗；2)拓展了终端对于高资源需求应用处理的性能并提高了终端数据储存能力；3)为智能移动终端数据提供了更高的可靠性和安全性。正因如此，移动云计算产业近年来得到了迅猛发展。它不仅使得移动终端突破硬件限制获得了弹性的性能扩展，而且通过计算迁移降低能耗延长了电池的使用时间。

然而，智能移动终端进行计算迁移需要考虑能量与流量资源(数据量)的消耗，尤其是在无线信道质量差时更要着重考虑。另一方面，由于受限的电池容量以及各异的流量套餐，智能移动终端中的能量与流量资源异构现象是普遍存在的。大多数终端或能量使用预算受限或流量使用预算受限。对于能量使用预算受限的情形，当智能移动终端连续运行计算密集型应用时，电池的能量很快就会被耗尽。此外，一些终端本身的电池容量就非常小。而对于流量使用预算受限的情形，当智能移动终端在执行数据密集型(例如高清视频)应用时很容易耗尽流量预算，而超出套餐部分的流量费用是十分昂贵的。而无论能量使用预算还是流量使用预算耗尽都不能继续执行计算迁移。所以，在不耗尽电池电量或产生额外流量费用的前提下，研究如何让流量匮乏终端(ES)与能量匮乏终端(DS)有效地执行计算迁移对于拓展移动云计算的适用范围是非常有意义的，同时也是本领域的一个重要问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有计算迁移技术的不足，提出了一种能量匮乏终端与流量匮乏终端间的协作计算迁移方法，考虑到在实际中智能移动终端能量资源与流量资源异构这一普遍现象，充分利用流量匮乏终端与能量匮乏终端的优势资源来弥补各自的劣势资源，在不耗尽电池电量或产生额外流量费用的前提下进行有效的计算迁移。

为解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：

一种能量匮乏终端与流量匮乏终端间的协作计算迁移方法，在一个基于D2D通信的移动蜂窝网络中，基站位于网络中心，多个智能终端随机分布，且智能终端将自身计算密集型任务迁移到云端进行处理，智能终端包括流量匮乏终端ES和能量匮乏终端DS，流量匮乏终端集合表示为I＝{1、…、i、…、M}，其中，M为正整数，i为[1,M]之间的任一正整数；能量匮乏终端DS集合表示为J＝{1、…、j、…、K}，其中，K为正整数，j为[1,K]之间的任一正整数；所述方法包括：