[发明专利]一种具有延迟约束的协作移动边缘计算网络的能效卸载方法

说明书

本申请涉及一种具有延迟约束的协作移动边缘计算网络的能效卸载方法，包括以下步骤：步骤1：对所处MEC网络场景进行建模，中心服务器感知所处环境内物联网设备产生的一组具有相互依赖关系的计算密集型数据；步骤2：用有向无环图DAG表征任务间的相互依赖关系并作为决策矩阵的边界；步骤3：完成约束条件的设置，并完成对网络模型、卸载模型、能源消耗模型的建立；步骤4：结合所得DAG图，按照优化算法，保证卸载方案最优且计算时延最小。本申请在规定时限的约束下可以最小化整体能源消耗并整合优化了MEC网络带宽利用和计算资源分配，提高了移动边缘计算网络的实际应用意义。

技术领域

本申请属于电力物联网技术领域，尤其涉及一种具有延迟约束的协作移动边缘计算网络的能效卸载方法。

背景技术

随着物联网(Internet-of-Things，IoT)、大数据、云计算等技术的高速、云计算等技术的发展，出现了许多延迟敏感和计算任务密集的应用场景，如自动驾驶、智慧医疗等。传统物联网设备受限于物理尺寸较小，缺乏足够的计算能力和能源供给。传统云计算(Mobile Cloud Computing,MCC)使得IoT设备能将任务卸载到云服务器上，依托其庞大运算能力去完成。但卸载过程会产生较大时延。

移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)网络将计算和储存资源下沉到IoT设备密集区域网络的边缘端，提供就近卸载服务。但MEC服务器计算能力弱于MCC集中式的云服务器，单个MEC服务器无法完成一组密集型计算任务且任务间依赖关系也需要进行考虑。此外，传统完全卸载策略的算法复杂度较大，依靠现有优化工具难以求得最优卸载方案。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种具有延迟约束的协作移动边缘计算网络的能效卸载方法，降低了算法的复杂度，优化了网络的时延和能耗性能。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请实施例提供一种具有延迟约束的协作移动边缘计算网络的能效卸载方法，包括以下步骤：

步骤1：对所处MEC网络场景进行建模，中心服务器感知所处环境内物联网设备产生的一组具有相互依赖关系的计算密集型数据；

步骤2：考虑到一组任务间依赖关系在时间上的正向不成环特性，用有向无环图DAG表征任务间的相互依赖关系并作为决策矩阵的边界；

步骤3：根据用户端、MEC服务器端、云端的计算能力和上下行传输速率、计算能力分配，完成约束条件的设置，并完成对网络模型、卸载模型、能源消耗模型的建立；

步骤4：结合所得DAG图，按照优化算法，在给定的能源消耗约束下，将任务卸载到多个MEC服务器上进行并行计算，必要时会考虑将任务传输至云端计算。最终将计算结果发回物联网设备，保证卸载方案最优且计算时延最小。

所述有向无环图DAG为

G＝(J,ε)                           (1)

其中J表示一次应用请求产生的任务集合，ε矩阵表征任务集合J之间相互依赖关系，其中e_ij∈{0,1}，e_ij＝1代表第j个任务的执行需要第i个任务的结果，e_ij＝0代表第j个任务的执行需要不需要第i个任务的结果，e_ij＝0(i≥j)，

物联网设备的数据处理频率为f_d，其表征了物联网设备的硬件能力；第i个任务属性初始化为：其中分别代表其输入和输出数据大小，T_j,C_i分别代表其时延要求和所需的CPU的执行周期数；