[发明专利]一种移动边缘计算系统子任务协同调度方法

权利要求书

1.一种移动边缘计算系统子任务协同调度方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：建模移动边缘计算系统；

S2：建模移动设备变量；

S3：建模边缘服务器变量；

S4：建模子任务模型；

S5：建模子任务完成时间；

S6：建模本地计算模式子任务完成时间；

S7：建模边缘服务器卸载模式子任务完成时间；

S8：建模子任务卸载及调度约束条件；

S9：确定子任务卸载及协同调度策略以实现任务最大完成时间最小化；

所述步骤S1具体包括：建模一个多移动设备MD多边缘服务器的移动边缘计算MEC系统，系统内时间被分为多个时隙，持续时间为T，令t表示时隙的索引，t＝0,1,...,T；

所述步骤S2具体为：令Φ＝{MD₁,...,MD_i,...,MD_M}表示移动设备集合，MD_i表示第i个移动设备，1≤i≤M，M为移动设备总数目，f_i为本地MD_i的计算能力；

所述步骤S3具体为：令Ψ＝{MEC₁,...,MEC_j,...,MEC_N}表示MEC服务器的集合，MEC_j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j个边缘服务器的服务能力，B_j表示边缘服务器MEC_j所关联基站的带宽；

所述步骤S4具体为：MD_i请求的任务由多个具有因果依赖关系的子任务组成；对于每一个子任务采用二元卸载方式，即子任务能够选择在MD本地处理或卸载至MEC服务器处理；令K＝{A_i,k|1≤i≤M,1＜k≤K_i}表示子任务的集合，K_i为MD_i的子任务数目，令A_i,k为MD_i的第k个子任务，其中，I_i,k为子任务A_i,k的任务数据量，C_i,k为完成子任务A_i,k所需要的CPU周期数，为完成子任务A_i,k的截止时间；令ψ_p(.)和ψ_d(.)为子任务依赖关系函数；若A_i,k'为A_i,k的前级子任务，也即执行A_i,k前需执行A_i,k'，定义ψ_p(A_i,k)＝A_i,k'；若A_i,k'为A_i,k的后一级子任务，即需首先执行A_i,k，继而执行A_i,k'，定义ψ_d(A_i,k)＝A_i,k'；

所述步骤S5具体为：建模子任务A_i,k的完成时间为T_i,k，其中，为子任务A_i,k的本地卸载决策二元变量，表示子任务A_i,k在本地执行，否则，为子任务A_i,k的MEC服务器卸载变量，表示子任务A_i,k卸载至MEC_j执行，否则，和分别为A_i,k在本地计算模式和MEC卸载模式下的完成时间；

所述步骤S6具体为：建模本地计算模式下子任务的完成时间为其中，由前序子任务的完成时间决定，建模为为A_i,k本地执行排队时延，建模为为A_i,k本地执行的处理时延，建模为

所述步骤S7具体为：令表示边缘服务器卸载模式下子任务完成时间，其中，由前序子任务的完成时间决定，建模为为A_i,k传输等待时延，为子任务A_i,k卸载至MEC_j的传输时延，建模为其中，R_i,j,t为子任务A_i,k卸载至边缘服务器MEC_j对应的传输速率，建模为其中，p_i为MD_i的发射功率，h_ij为MD_i与MEC_j所关联基站之间的链路增益，σ²为噪声功率，y_i,k,j,t为传输时隙分配标识，y_i,k,j,t＝1表示子任务A_i,k占用时隙t传输至MEC_j，否则，y_i,k,j,t＝0；τ为时隙长度；为子任务A_i,k在MEC_j执行的排队时延，建模为为子任务A_i,k在MEC_j上执行的处理时延，建模为

所述步骤S8具体包括：

任务卸载约束条件建模为：

传输速率约束条件建模为：若其中，为MD_i的最低传输速率限制；

子任务依赖关系约束条件建模为：

子任务截止时间约束条件建模为：

时隙分配约束条件建模为：

所述步骤S9具体包括：在满足任务卸载约束条件的前提下，以系统最大任务完成时间为优化目标，确定边缘服务器任务卸载及调度策略，即：

其中，本地执行最优计算策略变量，为MEC卸载最优策略变量，为传输时隙分配最优调度策略。