[发明专利]一种基于边缘服务器协作的多任务卸载方法

权利要求书

1.一种基于边缘服务器协作的多任务卸载方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

S1：建模边缘服务器变量，具体包括：令E＝{E_j}表示边缘服务器集合，其中，E_j表示第j个边缘服务器，1≤j≤N，N为边缘服务器的数量；

S2：建模用户任务特性，具体包括：令系统中拟执行任务的用户设备(User Equipment,UE)集合为UE＝{UE_i}，其中，UE_i表示第i个用户设备，1≤i≤M，M为用户设备的总数；UE_i任务执行请求由三元组＜I_i,S_i,T_i^d＞描述，其中，I_i、S_i及T_i^d分别表示UE_i拟执行任务所需输入数据量、待处理的数据量及任务完成截止时刻；假设在某段给定时间段内执行用户任务，将该时段依次划分为P个时隙，令T_t表示第t个时隙，1≤t≤P；

S3：建模用户任务分割变量、卸载变量及时隙分配变量，具体包括：UE_i的任务被分割为L_i个任意数据量的子任务，各子任务分别卸载至不同边缘服务器执行或在用户本地执行；

令λ_i,l∈[0,1]表示UE_i的第l个子任务本地执行数据量的比率，λ_i,l,j∈[0,1]表示UE_i的第l个子任务卸载至边缘服务器E_j进行执行的数据量比率；

令x_i,l＝{0,1}表示UE_i第l个子任务本地执行决策标识，x_i,l＝1表示UE_i的第l个子任务本地执行，否则，x_i,l＝0；

令x_i,l,j＝{0,1}表示UE_i的第l个子任务卸载至边缘服务器E_j的调度决策标识，x_i,l,j＝1表示UE_i的第l个子任务卸载至边缘服务器E_j进行执行，否则，x_i,l,j＝0；

令y_i,l,j,t＝{0,1}表示UE_i子任务卸载至边缘服务E_j执行对应的时隙分配标识，y_i,l,j,t＝1表示在时隙t，UE_i的第l个子任务卸载至边缘服务器E_j进行执行，否则，y_i,l,j,t＝0；

S4：建模用户任务本地执行时延；

建模UE_i第l个子任务本地执行所需时延为其中，f_i表示UE_i的本地计算能力，S_i表示UE_i拟执行任务待处理的数据量，λ_i,l∈[0,1]表示UE_i的第l个子任务本地执行数据量的比；

S5：建模边缘服务器执行任务时延：

假设边缘服务器E_j依次执行所有用户设备所卸载的任务，令D_j为边缘服务器E_j执行UE所卸载子任务的时延总和，即其中，表示边缘服务器E_j执行UE_i所卸载第l个子任务所需时延；

其中，表示UE_i的任务全部在边缘服务器E_j上执行所需总时延；

其中，表示UE_i的任务传输至边缘服务器E_j所需的传输时延，表示UE_i的任务卸载至边缘服务器E_j对应的传输速率；B_i,j表示UE_i的任务卸载至边缘服务器E_j所占用的传输带宽，P_i,j表示UE_i的任务卸载至边缘服务器E_j所采用的发送功率，g_i,j表示UE_i与边缘服务器E_j之间链路的信道增益，σ²表示信道噪声功率；

表示UE_i的任务在边缘服务器E_j上执行所需处理时延，其中，表示边缘计算服务器E_j的计算能力；

S6：建模用户任务调度限制条件，具体包括：

(1)任务卸载约束条件：假设一个边缘服务器E_j最多接收UE_i的一个子任务，即UE_i的每个子任务最多卸载至一个边缘服务器，即且UE_i的每个子任务最多卸载一个至本地，即

(2)任务卸载变量与任务分割变量之间应满足：x_i,l,j⊙y_i,l,j,t＝1，其中⊙表示二元变量的同或运算；任务分割变量约束条件：

(3)用户任务执行截止时间限制条件应满足：其中，T_i表示用户UE_i任务完成执行时刻，令其中，T_i,l表示用户UE_i子任务l完成执行时刻，建模为其中，表示UE_i子任务l在边缘服务器E_j开始执行任务时刻；

(4)用户UE_i时隙分配应满足：时隙连续性约束条件：

(5)UE_i的任务最多同时卸载至C_i个边缘服务器，即其中，C_i表示UE_i通信范围内的所有边缘服务器个数，C_i≤N；用户UE_i子任务数应该满足：1≤L_i≤C_i+1；

S7：基于用户最大任务处理时延最小化确定用户任务卸载策略。

2.根据权利要求1所述的一种基于边缘服务器协作的多任务卸载方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括：在满足步骤S6约束条件下，基于用户最大任务处理时延最小化确定用户任务调度策略，实现任务执行总时延最小化，即

其中，为UE_i第l个子任务本地执行的最优调度决策；表示UE_i第l个子任务卸载至边缘服务器E_j执行的最优调度策略；为UE_i第l个子任务本地执行的最优比例，表示UE_i第l个子任务卸载至边缘服务器E_j执行的最优比例，表示UE_i第l个子任务卸载至边缘服务器E_j执行的最优时隙分配策略。