[发明专利]一种基于无线供能边缘网络的任务调度方法

权利要求书

1.一种基于无线供能边缘网络的任务调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、初始化：假设一共有N个用户终端，每个用户终端都有一个需要计算的任务，定义用户的卸载决策为其中x_i＝{0,1}表示用户终端i是否将任务卸载到MEC服务器执行；以及，定义表示选择卸载到边缘服务器的用户终端的任务执行顺序，其中C_Nc表示第Nc个卸载的任务，并定义表示选择在本地的用户任务执行顺序，其中L_Nl表示第Nl个在本地执行的任务；其中并且N＝Nc+Nl，Nc和Nl分别表示卸载到MEC服务器的用户数和在本地执行的用户数；

步骤2、所述每个用户终端先进行能量采集，然后进行任务处理，在无线供能时间τ的能量收集阶段，专用能量站通过无线能量传输的方式为所有的边缘用户终端进行供能，那么第i个用户终端采集得到能量e_i；

步骤3、所述每个用户终端利用无线供能获得的能量进行本地计算任务或者将任务卸载到边缘服务器进行计算，并且在给定的无线供能时间下，采用改进的约翰逊算法对用户终端的卸载决策以及任务调度进行求解，包括构建系统模型的优化目标函数，表示为：

P1:

C4:0＜τ≤τ_max

C7:Nc+Nl＝N

其中，和分别表示本地执行用户终端按照集合执行的任务完成时间和卸载到MEC服务器按照集合执行的任务完成时间，f_i为用户终端i的计算能力，表示用户终端的最大的计算能力，表示用户终端i发射功率，表示用户的最大发射功率，τ_max表示无线供能的最长时间；

以及，采用改进的约翰逊算法进行求解，包括步骤：

根据用户终端任务的传输时间和在MEC服务器执行的时间将用户终端分为两个不相交的子集D和子集E，表示如下：

其中，表示卸载数据从用户终端到边缘服务器的传输时间；表示用户终端i的计算任务在MEC服务器执行的计算时延；

将子集D中的用户终端按照任务的传输时间进行升序排列，将子集E中的用户终端按照任务的执行时间进行降序排列；将子集D中的第一个用户终端添加到用户终端集合C^*中，将子集E中的最后一个用户终端添加到用户终端集合L^*中；

将前i个用户终端中本地执行任务的完成时间表示为：

其中，x_j表示用户终端j是否将任务卸载到MEC服务器执行；表示用户终端j选择本地执行所需要的计算时延；

将前i个用户终端中卸载的用户终端的任务执行完成时延表示为：

其中，表示卸载数据从用户终端j到MEC服务器的传输时间；表示前i个用户终端中卸载的用户终端的任务传输时间；表示用户终端j的计算任务在MEC服务器执行的计算时延；表示前j个用户终端中卸载的用户终端的任务传输时间；表示前j-1个用户终端中卸载的用户终端的任务传输时间；

然后根据上述两个公式计算集合L^*中的第一个用户终端中本地执行任务的完成时间和集合C^*中的第一个用户终端中卸载的用户终端的任务完成时延根据本地和卸载计算的时间将子集D和E中的用户终端进行分配，直到其中的一个集合的用户被分配完成；将剩下未分配的用户终端添加到集合M中，根据本地和卸载计算的时间将集合M中的用户终端全部分配完成；最后获得本地的用户终端集合将其中的用户终端设置为x_i＝0，卸载的用户终端集合将其中的用户终端设置为x_i＝1；

步骤4、根据步骤3求解获得的用户终端的卸载决策以及任务调度，采用黄金分割法求解出最优的无线供电的时间；

步骤5、将步骤3与步骤4交替迭代使用，直到卸载决策和任务调度不再更新，此时收敛得到最优解，获得用户终端选择在本地的用户任务执行顺序及选择卸载到MEC服务器的任务执行顺序以及最优的无线供能时间τ。