面向跨云层移动边缘计算的多优先级计算卸载策略优化方法.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CN114143317A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111480898.3H04L41/149(2022.01)(22)申请日2021.12.06(71)申请人云南大学地址650091云南省昆明市五华区翠湖北路2号(72)发明人何臻力许娅男郭盈徐子坤(74)专利代理机构昆明金科智诚知识产权代理事务所(普通合伙)53216代理人胡亚兰(51)Int.Cl.H04L67/10(2022.01)H04L67/12(2022.01)H04L67/60(2022.01)H04L67/04(2022.01)H04L41/14(2022.01)权利要求书6页说明书15页附图11页(54)发明名称面向跨云层移动边缘计算的多优先级计算卸载策略优化方法(57)摘要本发明公开了一种面向跨云层移动边缘计算的多优先级计算卸载策略优化方法，构建云协助的移动边缘计算环境模型；定义CA‑MEC平台性能模型；定义CA‑MEC功耗模型；以CA‑MEC平台性能、服务器利用率为约束条件，移动设备的功耗为优化目标，定义多约束优化问题；根据拉格朗日乘子法、KKT条件和数值法求解优化问题，寻找移动设备的最优计算卸载策略。可以实现移动边缘计算的高灵活性和更强的适应性。CN114143317ACN114143317A权利要求书1/6页1.面向跨云层移动边缘计算的多优先级计算卸载策略优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，构建云协助的移动边缘计算CA‑MEC环境模型；S2，利用排队论定义CA‑MEC平台性能模型；利用能耗理论定义CA‑MEC功耗模型；S3，以CA‑MEC平台性能、服务器利用率为约束条件，移动设备的功耗为优化目标，建立多约束优化问题；S4，基于凸优化理论，根据拉格朗日乘子法、KKT条件和数值法求解优化问题，寻找移动设备的最优计算卸载策略。2.根据权利要求1所述的面向跨云层移动边缘计算的多优先级计算卸载策略优化方法，其特征在于，所述S1包括：S1‑1，确定CA‑MEC环境中的任务优先级及排队规则；所述任务包括特殊任务与一般任务，特殊任务优先级高于一般任务且在排队队列中总排在一般任务之前；S1‑2，定义移动设备MD模型；使用M/G/1排队模型来表征移动设备MD，执行速度为s0，令λ表示MD上产生的泊松任务流，有其中，为特殊任务到达率，为一般任务到达率；对于一般任务到达率可分解为n+2个子任务流，即其中为MD本身处理，为边缘节点ENi处理，1≤i≤n，为云数据中心DC处理；令代表MD本地处理的任务到达率，有MD上特殊任务的计算需求均值为其二阶矩为MD上一般任务的计算需求均值为其二阶矩为一般任务中涉及的计算输入数据规模均值为其二阶矩为S1‑3，定义边缘节点ENi模型；使用M/G/m排队模型表征每个边缘节点ENi，令si表示边缘节点ENi所配备处理器速度，mi表示边缘节点ENi所配备处理器的数量，令表示ENi上的特殊任务到达率，为ENi已接收到的来自于其他MDs的一般任务到达率，因此每个ENi上的总任务到达率为其中，ENi需处理的特殊任务的总到达率为ENi需处理的一般任务总到达率为令ci表示MD与ENi通信的传输速率，边缘节点ENi上特殊任务的计算需求均值为其二阶矩为从其他MDs卸载来的一般任务的计算需求均值为其二阶矩为S1‑4，定义云数据中心DC模型；使用M/G/∞排队模型表征云数据中心DC，MD卸载任务到DC需通过移动基站BS转发，令cb表示MD与BS通信时的传输速率，令sc表示DC所配备处理器的速度，令表示DC负责处理来自目标MD的一般任务到达率。2CN114143317A权利要求书2/6页3.根据权利要求1所述的面向跨云层移动边缘计算的多优先级计算卸载策略优化方法，其特征在于，所述S2中，定义CA‑MEC平台性能模型的步骤是：S2‑1‑1，移动设备MD性能分析在MD本地，计算特殊任务、一般任务的执行时间均为独立同分布的指数随机变量，均值分别为及二阶矩分别为则在MD本地的任务的平均执行时间为：其二阶矩为令ρ0为MD核心利用率，且有在MD本地处理一般任务的平均响应时间为：S2‑1‑2，边缘节点ENi性能分析ENi上特殊任务的平均执行时间为其二阶矩为且一般任务的平均执行时间为其二阶矩为则ENi上所有任务的平均执行时间为：其二阶矩为令ρi为ENi核心利用率，且有在边缘节点ENi上处理来自移动设备MD的一般任务的平均响应时间为：3CN114143317A权利要求书3/6页其中，Σ是用于数学上的求和符号，k＝0表示求和的下界，mi‑1为求和的上界，为求和内容，k从0开始取值，一直取到k＝mi‑1，再把每一项加起来；S2‑1‑3，DC建模及性能分析在DC上处理来自MD的一般任