一种基于非正交多址接入的多任务计算迁移能耗优化方法.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CN110190981A(43)申请公布日2019.08.30(21)申请号201910287196.X(22)申请日2019.04.11(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)发明人吴远张友施秉华蔡嘉丽钱丽萍黄亮仇翔孟利民(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.H04L12/24(2006.01)H04W24/02(2009.01)G06F17/10(2006.01)H04L29/08(2006.01)权利要求书5页说明书10页附图1页(54)发明名称一种基于非正交多址接入的多任务计算迁移能耗优化方法(57)摘要一种基于非正交多址接入的多任务计算迁移能耗优化方法，包括以下步骤：(1)在提供边缘计算服务器的蜂窝网络基站的覆盖范围下有1个智能设备，优化问题描述为EM问题；(2)将EM转化为EM-E，将其分解为问题EM-E-Sub和一个已知解问题，将问题EM-E-Sub转化为问题EM-E-Sub-E2；(3)采用SubE2LS算法和SubE2BiSec算法解决问题EM-E-Sub-E2；(4)在给定θ的情况下对满足约束条件的z进行枚举求出(5)通过SubE2LS算法求出根据的大小对分搜索θ求出θ*，z*。本发明在满足各计算任务延迟要求的前提下，节省了智能设备计算能耗和传输能耗，有利于延长智能设备的使用寿命和节约能源。CN110190981ACN110190981A权利要求书1/5页1.一种基于非正交多址接入的多任务计算迁移能耗优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)一个智能设备有一组计算任务需要执行，计算任务用集合表示，其中第i个任务的计算任务量用表示，同时，考虑一组提供边缘计算服务器的蜂窝网络基站，边缘服务器基站也用表示，其中第i个边缘服务器的计算速度为μi；为减小任务执行时间，智能设备将第i个任务的计算任务量分为两个部分，即si与其中，用si表示智能设备将第i个任务中的si计算任务量分流到第i个边缘服务器执行；用表示智能设备在本地执行的第i个任务的计算任务量；为提高传输被分流计算任务时的传输效率，智能设备使用正交多址接入技术将被分流计算任务量同时发送到各个相应的边缘服务器，发送时间用变量t表示；目标是：在满足各计算任务延迟要求的前提下，通过联合优化智能设备的任务传输时间与智能设备为各计算任务分配的本地计算速度，任务传输时间即变量t，本地计算速度用变量集合表示，实现智能设备的计算能耗与传输能耗之和最小化，对应的联合优化问题被表述为以下数学优化问题：约束条件：待优化变量：t和.下面将问题中的各个参数做一个说明，如下：gi:从智能设备到边缘服务器i的信道功率增益；W：智能设备的信道带宽，单位是赫兹；n0：背景噪声的光谱功率密度；g0：g0表示一个很大的数，因此智能设备需要处理的第i个任务的计算任务量，单位是兆比特；迁移到边缘计算服务器i上的部分计算任务量，单位是兆比特；μi：边缘计算服务器在处理时所提供的计算速度，单位是兆比特/秒；2CN110190981A权利要求书2/5页ρL：智能设备的本地计算的能耗率，单位是焦耳/秒；ovedi：智能设备完成第i个任务的计算任务量所需要延迟，单位是秒；maxTi：智能设备完成第i个任务的计算任务量所耗费的延迟的上限，单位是秒；Pmax：智能设备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；下面将问题中的各个待优化变量做一个说明，如下：t：非正交传输时间，单位是秒；μL,i：智能设备在处理时候的本地计算速率，单位是兆比特/秒；(2)问题EM如下：约束条件：待优化变量：t和由公式得：将上述两个公式带入到问题EM中转化为EM-E问题,“E”表示的是等价地，如下：(EM-E)约束条件：待优化变量：t3CN110190981A权利要求书3/5页问题EM-E转化为两个部分之和：EM-E-Sub问题和如下：约束条件：变量：t为了更好解决EM-E-Sub问题，引入一个辅助变量θ如下：将此公式带入到问题EM-E-Sub中得到问题EM-E-Sub-E,如下：(EM-E-Sub-E)minθ约束条件：待优化变量：t，θ；为了解决问题EM-E-Sub-E，定义一个辅助变量z和表达式Qθ(z)如下：将上述公式带入到问题EM-E-Sub-E中转化为问题EM-E-Sub-E2如下：约束条件：4CN110190981A权利要求书4/5页待优化变量：z，θ(3)解决问题EM的思路是：将问题EM转化为EM-E问题，将问题EM-E分解为问题EM-E-Sub与之和，在求解问题EM-E-Sub的过程中通过引入辅助变量θ转化为问题EM-