[发明专利]一种面向移动边缘计算的低时延任务卸载方法

说明书

本发明公开了一种面向移动边缘计算的低时延任务卸载方法，步骤为：获取用户需要卸载的任务大小、边缘服务器数量、信道的传输速率以及服务器计算频率，最大化服务器之间通信与计算部分的并行时间，使各服务器上分配的任务同时完成计算，采用优先向传输速率大的服务器卸载的顺序，按照上一个服务器的计算时间与下一个服务器的通信和计算时间相等的原则得到每个服务器上分配的任务量，使计算任务完成的总时延最小。本发明可以用于移动边缘计算网络的计算卸载，以获得低时延的有益效果。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及面向移动边缘计算的低时延任务卸载方法。

背景技术

随着移动设备的普及和移动互联网的发展，未来将呈现万物互联的发展趋势，而物联网中海量的终端连接和实时的操控技术都离不开新型高效的通信技术，考虑到物联网中大部分设备本地的计算是有限的，要想可靠且快速的完成任务的分析处理，需要依靠具有丰富计算资源的云端来协助，由于网络带宽资源受限和云计算自身的集中式处理和远距离传输特性将会产生明显的高时延问题，因此利用移动基站大规模分布在终端用户和数据源附近，并且能够实现高并发处理分析数据的移动边缘计算得到广泛的应用，该网络架构具有节点规模大、离终端距离近、调度灵活等优点，能够较好的解决网络资源占用、高时延等问题。

为了克服计算资源对终端设备处理数据的限制，满足实时业务和用户对时延的基本需求，人们研究了移动边缘计算在不同场景下的任务卸载问题，部分同时考虑了本地计算，针对不同的应用场景提出特定的任务卸载方法，根据不同的优化因素，一般分为三种，一是限制能量消耗优化时延，二是限制时延优化能量消耗，三是联合优化时延和能耗。

以时延为优化目标的任务卸载方法，从不同角度可以分为不同的研究方向，如按照网络中接入的终端数量可分为单用户和多用户任务卸载，按照网络中边缘服务器节点的数量可分为单节点和多节点任务卸载等。

针对上述研究方向分类，多用户多节点分布的移动边缘计算研究应用范围更广，且更有实际意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是通过最大化边缘服务器之间通信与计算的并行时间，使计算任务完成的总时延最小，进而设计出一种面向移动边缘计算的低时延任务卸载方法。

面向移动边缘计算的低时延任务卸载方法，步骤如下：

获取用户需要卸载的任务大小、边缘服务器的数量、网络中各服务器与用户之间的通信的传输速率、服务器的计算频率等信息；

根据上述信息定义最小化计算任务完成的总时延的优化问题；

根据最大化通信与计算并行时间约束信息，采用优先向传输速率大的服务器卸载的顺序得到每个服务器上分配的任务量。

由于目标函数是最小化计算任务完成的总时延，服务器之间通信与计算部分并行的时间越多，总时延越少，通过最大化服务器通信与计算部分的并行时间，使各服务器上分配的任务同时完成计算，用户第k次卸载的任务量为：

按照最小化网络中服务器在等待时间里浪费资源总和的原则，采用优先向传输速率大的服务器卸载的顺序，即是卸载顺序相邻的两个编号为σ_l-1和σ_l的服务器之间任务量的比值，编号为σ_l的服务器的计算时间和编号为σ_l-1的服务器的通信与计算时间之和相等，具体表示为：

本发明的有益效果：

本发明通过最大化边缘服务器之间通信与计算的并行时间，减少等待时间的资源浪费，设计出一种面向移动边缘计算的低时延任务卸载方法，考虑了不同边缘服务器的计算能力以及传输时的信道质量，在卸载顺序以及任务量的分配两方面均作出了优化，最小化了计算任务完成的总时延，同时也使服务器由于等待产生的资源浪费最小，有效的提升了网络的资源利用率。