一种基于蜂窝网络信道共享协作的非正交多址接入边缘计算时延优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112020083A(43)申请公布日2020.12.01(21)申请号202010656692.0(22)申请日2020.07.09(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区朝晖六区潮王路18号(72)发明人钱丽萍俞宁宁欧阳金源吴远孟利民(74)专利代理机构杭州斯可睿专利事务所有限公司33241代理人王利强(51)Int.Cl.H04W24/02(2009.01)H04W28/16(2009.01)权利要求书6页说明书13页附图1页(54)发明名称一种基于蜂窝网络信道共享协作的非正交多址接入边缘计算时延优化方法(57)摘要一种基于蜂窝网络信道共享协作的非正交多址接入边缘计算时延优化方法，在一个基站的覆盖范围下有2个边缘计算用户和1个普通无线通信用户，此基站附近有1个边缘服务器，优化问题描述为DM‑P问题；将DM‑P问题等价转换为DM‑E‑P问题，求出原问题DM‑P的解；如果给定一个t满足则计算DM‑E‑**Sub问题，求出V(x,t)和{s1,s2}(x,t)返回到DM‑E‑Top问题，利用对分搜索方法进而求出DMP问题的目标函数值。本发明提高了系统传输效率，节省了带宽资源和边缘服务器计算资源总成本，极大地降低了系统总时延，获得更优质的无线网络体验质量。CN112020083ACN112020083A权利要求书1/6页1.一种基于蜂窝网络信道共享协作的非正交多址接入边缘计算时延优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)在一个基站的覆盖范围下有2个边缘计算用户和1个普通无线通信用户，此基站附近有1个边缘服务器，边缘计算用户用集合表示，边缘计算用户使用非正交接入技术同时向基站发送数据，其中边缘计算用户i需要发送的数据量用表示；在保证边缘计算用户数据需求以及普通无线通信用户吞吐量需求的条件下，最小化上行传输时间与所有边缘计算用户完成所有计算工作量所需的总延时的优化问题描述为如下所示的优化问题DM-P：DM-P：minmax{d1,d2}约束条件：待优化变量：t≥0,μE,1≥0,μE,2≥0；下面将问题中的各个变量做如下说明：di：边缘计算用户i完成自己任务所需要的延时，单位为秒；gi：从边缘计算用户i到边缘服务器的信道功率增益；gc：从普通无线通信用户到基站的信道功率增益；W：边缘计算用户到基站的信道带宽，单位是赫兹；n0：信道背景噪声的频谱功率密度；totSi：边缘计算用户i需要处理的计算工作量，单位是兆比特；μL,i：边缘计算用户i的本地计算速率，单位是兆比特/秒；maxPi：边缘计算用户i运输迁移的工作计算量到边缘服务器的总的传输功率的上限，单位是瓦特；边缘服务器所提供的计算资源上限，单位是兆比特/秒；Tmax：由于普通无线通信用户与边缘计算用户共享信道，无线通信用户额外增加的传输时间的上限，单位是秒；下面将问题中的各个待优化变量做如下说明：2CN112020083A权利要求书2/6页t：2个边缘计算用户的非正交上行传输时间，单位是秒；边缘计算用户i迁移到边缘服务器上的计算量，单位是兆比特；边缘服务器为车载计算用户i分配的计算资源，单位是兆比特/秒；2)DM-P问题表示如下：DM-P：minmax{d1,d2}约束条件：待优化变量：t≥0,μE,1≥0,μE,2≥0；其中，DM-P各约束条件具体含义如下：约束条件(2)确保了边缘服务器的分配的计算资源之和不能超过边缘服务器的计算上限约束条件(3)和(4)确保了各边缘计算用户所max需的发射功率不能超过功率上限Pi，公式(5)表示为第i个边缘计算用户的计算任务的时延取决于本地计算时间和分流计算时间中的最大值，约束条件(6)表示为普通无线通信用户额外增加的传输时延不能超过Tmax；首先引入一个辅助变量x＝max{d1,d2}，利用引入的辅助变量x，公式(5)能够转换成如下的约束：同时，约束条件(3)和(4)能被等价地转换成最后，能够将约束条件(6)转换成3CN112020083A权利要求书3/6页基于公式(7)，得到如下结论：当t＜Tmax成立时，公式(7)一直成立；当t＞Tmax成立时候，公式(7)转换成s1+s2≤tWlog2M其中，引入另一个辅助变量θ，表示如下：由上述定义的θ，约束条件(6)等价地转换成如下约束：s1+s2≤θ根据上述的等价转化，能够将原DM-P问题转化成如下的等价形式问题DM-E-P：DM-E-Pminx约束条件：0≤t≤x(8)s1+s2≤θ(13)待优化变量：x≥0,t≥0,DM-E-P问题目的是为DM-P问题可行时找到x的最小值，为了有效的解决DM-E-P问题，提出一个分层求解的方法来解决DM-E-P问题，包括在给定(x,t)前提下优化(s1,s