[发明专利]一种基于网络切片的移动边缘计算资源管理方法

权利要求书

1.一种基于网络切片的移动边缘计算资源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在无线基站中集成移动边缘计算服务器；

S2、采用网络功能虚拟化方法，将集成了移动边缘计算服务器的无线基站的通信资源和计算资源进行共享和映射，进而创建多个逻辑相互独立的切片网络，该些切片网络，由虚拟网络运营商独立调度管理，为终端用户提供特定类型的服务，且每一个终端用户的设备，有且仅有一个切片网络为其提供服务；

S3、各终端用户的设备向其对应的虚拟网络运营商发送包括通信质量、计算质量要求在内的应用程序场景信息；

S4、虚拟网络运营商向无线基站发送请求切片网络的数目以及各切片网络的终端用户设备的通信质量、计算质量要求；

S5、无线基站构建通信带宽资源和边缘计算CPU频率配置联合优化模型，目标使系统网络总效用最大化；

S6、求解构建的信带宽资源和边缘计算CPU频率配置联合优化模型，确定各虚拟网络运营商下的终端用户的设备的通信带宽和移动边缘计算CPU频率的分配方案；

所述步骤S5中，构建的通信带宽资源和边缘计算CPU频率配置联合优化模型具体如下：

s.t.C1:

C2:

C3:

C4:

其中，目标函数U(α,f)表示系统总效用函数；α,f分别为通信带宽比例因子向量和边缘计算CPU频率向量，在目标函数中，α和f相互耦合；C1和C2表示系统带宽的约束条件；C3和C4表示计算资源的约束条件；F表示移动边缘服务器的最大计算能力；α_ni表示分配给切片网络n中终端用户i的系统带宽的比例因子；U_n表示每个切片网络n∈S所服务的终端用户的设备集合；S表示切片网络的集合；f_ni表示分配给切片网络n的用户i的移动边缘计算服务器的CPU计算资源；

所述步骤S5中，目标函数以刻画计算时间延迟和系统能耗折中关系的归一化加权指数效用函数作为性能评价指标；

归一化加权指数效用函数如下：

其中，和分别代表预估的能量开销和时间开销；ζ∈R⁺为固定参数；ω_ni∈[0,1]表示时间延迟和能量消耗之间的加权系数，表示系统设计方案对时间延迟和能量消耗指标的偏好；

当时间开销函数斜率的绝对值逐渐增大，表示效用函数U_ni的变化速度快；当时间开销函数斜率的绝对值逐渐减少并趋于0，表示效用函数U_ni的变化速度缓慢；

归一化加权指数效用函数中，能量开销E_ni和时间开销T_ni相互耦合。

2.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的移动边缘计算资源管理方法，其特征在于，所述通信资源包括天线、发射功率、带宽；所述计算资源包括CPU、GPU、存储器。

3.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的移动边缘计算资源管理方法，其特征在于，各终端用户上行的计算卸载过程采用正交频分多址接入协议。

4.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的移动边缘计算资源管理方法，其特征在于，所述时间开销T_ni包括将切片网络n中的用户i的计算任务卸载到边缘服务器所需的时间和移动边缘计算服务器代理计算用户i计算任务的时间

时间开销T_ni的计算公式如下：

上式中，L_ni表示计算任务的比特数目；C_ni表示处理计算每比特计算数据的CPU运行转数；f_ni是分配给切片网络n的用户i的边缘服务器的CPU计算资源；R_ni表示片子网络n的用户i的上行可达计算卸载速率；p_ni表示用户i的上行链路发射功率；h_ni＞0表示子网络n中用户i的信道功率增益；N₀表示接收机的噪声功率；α_ni表示是分配给子网络n中用户i的系统带宽的比例因子。