[发明专利]一种基于李雅普诺夫优化的多服务器计算卸载方法

权利要求书

1.一种基于李雅普诺夫优化的多服务器计算卸载方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、构建系统模型，多服务器边缘计算系统由N个移动设备和M个小基站组成，N＝{1,2,3,…,N}和M＝{1,2,3,..,M}分别代表用户设备的集合和小基站服务器的集合，所有用户设备随机分布在这M个小基站的共同的覆盖范围内，每个移动设备都可以通过5G无线通信技术和任意一个小基站通信，每个小基站连接一个服务器；

步骤2、构建本地计算模型和边缘服务器计算模型，得到应用在本地计算的时延和能耗以及将应用传输至边缘服务器所需的时延与能耗，同时构建能量模型，得到移动设备的能量队列；

步骤3、得到移动设备在单个时隙下的执行成本，构建移动设备平均执行成本最小化问题；

步骤4、通过李雅普诺夫优化方法可以消除能量因果约束，将平均执行成本最小化问题转化为李雅普诺夫漂移加惩罚最小化问题；

步骤5、迭代地通过交替优化思想和拉格朗日对偶法求出移动设备计算卸载决策和资源分配的最优解并更新拉格朗日乘子；

步骤6、将计算卸载决策和资源分配的最优解代入能量队列方程来更新当前时隙能量；判断是否达到时隙最大值，达到则流程结束，未达到就继续求解卸载决策的最优解以及获取能量队列的更新。

2.根据权利要求1中所述的一种基于李雅普诺夫优化的多服务器计算卸载方法，其特征在于，所述步骤1中多服务器边缘计算系统的时隙按时隙划分，用T＝{1,2,3…}表示时隙的集合，时隙t∈T，每个移动设备在每个时隙按照一定概率产生一个任务，用代表设备i在时隙t产生的任务，其中L_i代表该任务的输入数据长度为L_i比特，X_i代表该任务的计算密度，即每计算1比特需要消耗X_i个CPU周期，代表该任务的完成截止时间为秒。

3.根据权利要求1中所述的一种基于李雅普诺夫优化的多服务器计算卸载方法，其特征在于，所述步骤1中N个移动设备都随机分布在这M个小基站的共同覆盖范围内，每个小基站有K条正交信道，至多可以服务K个移动设备，设备i在时隙t通过小基站j进行数据上行传输的速率为其中ω代表小基站j分配给移动设备i的带宽，是固定的；p_i(t)代表移动设备i在时隙t传输任务时的传输功率，H_i,j(t)代表设备i在时隙t传输任务到小基站j时的信道增益，σ则是信道噪声。

4.根据权利要求1中所述的一种基于李雅普诺夫优化的多服务器计算卸载方法，其特征在于，所述步骤2中用a_i(t)∈{0,1,2,3,…,M}代表移动设备i在时隙t的卸载决策变量，其中a_i(t)＝0代表移动设备i在时隙t产生的任务A_i(t)在本地执行，a_i(t)＝j,j∈{1,2,3,…,M}，代表任务A_i(t)要传输至小基站j连接的服务器处执行；任务A_i(t)在本地计算的时延为其中f_i(t)是移动设备i在时隙t时的CPU频率，A_i(t)在本地执行的能耗为E_i,l(t)＝kL_iX_if_i²(t)，因此可以得到任务A_i(t)在本地执行所需的总时延为L_i,l(t)＝D_i,l(t)。