边缘计算网络任务调度与资源分配方法和边缘计算系统技术方案

本发明专利技术涉及边缘计算网络任务调度与资源分配方法以及边缘计算系统。一种边缘计算网络任务调度与资源分配方法，使用边缘服务器和若干个移动边缘设备构建边缘计算系统，在移动边缘设备中构建应用Q网络，边缘服务器中构建目标Q网络，包括步骤：S1、边缘服务器接收所有所述移动边缘设备的独立任务信息；S2、对所述移动边缘设备的应用Q网络进行初始化得到网络参数；S3、得到每个所述移动边缘设备的在所述边缘服务器上的预分配频率；S4、得到卸载决策向量和卸载任务集合；S5、得到服务器分配频率和有序卸载集合；S6、输出最优服务器分配频率和最优调度顺序。在大幅度降低能量消耗的同时大幅度降低延迟，从而提高用户体验和能量、网络资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
边缘计算网络任务调度与资源分配方法和边缘计算系统
本专利技术涉及边缘计算，尤其涉及边缘计算网络任务调度与资源分配方法以及边缘计算系统。
技术介绍
第五代移动通信技术(5G)正面临着爆炸式数据流量增长和大规模设备连接的新挑战。虚拟现实、增强现实、无人驾驶汽车和智能电网等5G网络新业务对延迟提出了更高的要求，同时这些计算密集型应用也会消耗大量的能量，用户设备自身无法解决这些问题，移动边缘计算应运而生。移动边缘计算把计算和存储资源部署在移动网络边缘，来满足某些应用的严苛的延迟要求。边缘设备可以通过无线信道将计算任务整体或部分卸载到MEC服务器进行计算，降低延迟和能耗，从而获得良好的用户体验。现有的传统优化算法对于解决MEC计算卸载与资源资源分配问题是可行的，但是传统优化算法并不是很适用于高实时性的MEC系统。因现有技术主要采用凸优化方法求解移动边缘计算中的卸载决策和资源分配问题，但是凸优化无法解决非凸问题。问题P1可以通过寻找最优卸载决策和计算卸载的资源分配来解决。然而卸载决策向量X是二元变量的可行集并且目标函数是非凸问题。此外，当任务数增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边缘计算网络任务调度与资源分配方法，其特征在于，使用边缘服务器和若干个移动边缘设备构建边缘计算系统，在移动边缘设备中构建应用Q网络，边缘服务器中构建目标Q网络，包括步骤：/nS1、边缘服务器接收所有所述移动边缘设备的独立任务信息、边缘设备的设备CPU频率、传输所有所述独立任务信息的传输功率；所述独立任务信息包括所述独立任务信息的数据量和所在的所述移动边缘设备处理每单位数据量所需CPU周期；/nS2、对所述移动边缘设备的应用Q网络进行初始化得到网络参数，并根据所述网络参数在所述边缘服务器同步目标Q网络；/nS3、使用所述目标Q网络根据所述设备CPU频率、所述边缘服务器的服务CPU频率、所...

【技术特征摘要】
1.一种边缘计算网络任务调度与资源分配方法，其特征在于，使用边缘服务器和若干个移动边缘设备构建边缘计算系统，在移动边缘设备中构建应用Q网络，边缘服务器中构建目标Q网络，包括步骤：
S1、边缘服务器接收所有所述移动边缘设备的独立任务信息、边缘设备的设备CPU频率、传输所有所述独立任务信息的传输功率；所述独立任务信息包括所述独立任务信息的数据量和所在的所述移动边缘设备处理每单位数据量所需CPU周期；
S2、对所述移动边缘设备的应用Q网络进行初始化得到网络参数，并根据所述网络参数在所述边缘服务器同步目标Q网络；
S3、使用所述目标Q网络根据所述设备CPU频率、所述边缘服务器的服务CPU频率、所述传送功率、所述数据量、所述CPU周期和所述网络参数采用服务器频率分配预分类方法，分别得到每个所述移动边缘设备的在所述边缘服务器上的预分配频率；
S4、使用所述目标Q网络基于流水车间作业调度的卸载调度方法得到卸载决策向量和卸载任务集合；
S5、根据所述卸载决策向量和所述卸载任务集合利用强化学习方法对目标Q网络进行优化，同步优化应用Q网络，求解边缘设备的服务器资源分配，得到服务器分配频率和有序卸载集合；
S6、以步骤S4-S5为一次分配迭代，判定迭代次数是否小于预定值，若是，则执行步骤S4，若否，则输出最优服务器分配频率和最优调度顺序。


2.根据权利要求1所述的边缘计算网络任务调度与资源分配方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S31、分别计算每个移动边缘设备的所述设备CPU频率占所有所述移动边缘设备的所述设备CPU频率之和的主频比例；
S32、根据每个所述独立任务信息计算每个独立任务的本地执行时延，分别计算每个移动边缘设备的本地执行时延占所有所述移动边缘设备的所述本地执行时延之和的相对时延比例；
S33、根据所述主频比例和所述相对时延比例，分别计算每个所述移动边缘设备的分配权重；
S34、根据所述分配权重和所述服务CPU频率分别计算每个所述移动边缘设备在边缘服务器中的分配频率。


3.根据权利要求2所述的边缘计算网络任务调度与资源分配方法，其特征在于，步骤S33中，所述分配权重的计算公式为：



其中，ηi为每个所述移动边缘设备的分配权重；ti,ratio为移动边缘设备的本地执行时延占系统总时延的时延比例；fratio,i为移动边缘设备的资源占系统总资源的资源比例。


4.根据权利要求1所述的边缘计算网络任务调度与资源分配方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41、将所有所述移动边缘设备的所述独立任务信息根据卸载时间和服务器执行时间进行分类，将卸载时间小于服务器执行时间的所述独立任务信息添加到第一数组，并将所述第一数组中的所有的所述独立任务信息按照所述卸载时间升序排列；将卸载时间大于或等于所述服务器执行时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林峰，肖林松，余伟峰，陈永，
申请(专利权)人：威胜信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43