基于移动边缘计算的资源分配优化方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于移动边缘计算的资源分配优化方法、装置及存储介质，所述方法包括：构建基于移动边缘计算的系统模型，所述系统模型包括至少一个边缘服务器和至少一个基站；基于所述系统模型，计算任务在无线侧的传输时延以及任务在本地执行的本地时延；根据传输时延以及用户终端的停留概率、当前停留时间，计算任务卸载到边缘服务器的卸载时延；根据传输时延、本地时延以及卸载时延，建立系统模型的总能耗最小化的优化目标以及约束条件；根据约束条件计算所述优化目标的最优解，得到系统模型最优的资源分配策略。本发明专利技术将用户移动性、卸载策略问题和计算资源分配联合考虑，以系统处理业务总能耗最低为优化目标，能够快速得到资源分配策略。速得到资源分配策略。速得到资源分配策略。

【技术实现步骤摘要】
基于移动边缘计算的资源分配优化方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于移动边缘计算的资源分配优化方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]由于移动设备的计算能力和电池容量有限，为了解决5G时代带来的计算密集型应用所产生的本地终端计算能力不足的问题，移动云计算应运而生。移动云计算是指将移动终端的部分或者全部任务卸载到云端服务器上，以此解决算力不足的问题。但是，这种方法存在回程线路资源的限制，卸载的任务会有较高的延迟，不满足uRLLc任务的要求。随后有学者提出移动边缘计算，通过将应用卸载到靠近用户侧的边缘服务器上，解决用户时延和计算资源有限的问题。
[0003]然而，由于传统的卸载管理与用户移动性管理是分割的，即任务卸载没有考虑到用户移动性的问题，导致最终得出的决策结果往往偏离了系统的最优值，因此，亟待寻找一种新的机制来优化用户移动性的卸载策略，以此降低网络切换代价、提高网络容量，形成网络资源的优化配置。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于移动边缘计算的资源分配优化方法、装置及存储介质，将用户移动性、卸载策略问题和计算资源分配联合考虑，以系统处理业务总能耗最低为优化目标，能够快速得到资源分配策略。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种基于移动边缘计算的资源分配优化方法，包括：
[0006]构建基于移动边缘计算的系统模型，所述系统模型包括至少一个边缘服务器和至少一个基站，所述边缘服务器与所述基站为其覆盖范围内的所有用户终端提供计算与通信服务；
[0007]基于所述系统模型，计算任务在无线侧的传输时延以及任务在本地执行的本地时延；
[0008]根据所述传输时延以及所述用户终端的停留概率、当前停留时间，计算任务卸载到边缘服务器的卸载时延；
[0009]根据所述传输时延、所述本地时延以及所述卸载时延，建立所述系统模型的总能耗最小化的优化目标以及约束条件；
[0010]根据所述约束条件计算所述优化目标的最优解，得到所述系统模型最优的资源分配策略。
[0011]作为上述方案的改进，每一所述用户终端产生的任务用三元组表示，其中，D
i
表示任务大小，C
i
表示任务所需要的计算资源，tmax
i
表示任务最大的容忍时延；
[0012]采用0
‑
1变量a
ij
表示任务执行的方式，即：
[0013][0014]其中，表示任务i只能选择系统中候选边缘服务器集合Br卸载或者选择本地卸载；集合V＝{1,2,
…
,v}表示边缘服务器与基站覆盖范围内的所有用户终端；集合A＝{1，2，
…
,m}表示整个系统的所有边缘服务器。
[0015]作为上述方案的改进，所述基于所述系统模型，计算任务在无线侧的传输时延以及任务在本地执行的本地时延，具体包括：
[0016]获取所述系统模型中上传链路信道的带宽B、高斯白噪音功率N0、所述用户终端的发射功率G、上传链路的信道衰落因子h以及所述用户终端传输任务起始到结束的平均距离d_；
[0017]根据所述信道衰落因子h、所述平均距离以及公式计算得到信道增益参数H
i
；
[0018]根据所述带宽B、所述高斯白噪音功率N0、所述发射功率G、所述信道增益参数H
i
以及公式计算得到任务的平均数据传输速率r
i
；
[0019]根据任务大小D
i
、所述平均数据传输速率r
i
以及公式计算得到任务在无线侧的传输时延
[0020]根据任务所需要的计算资源C
i
、所述用户终端的处理能力f
i
以及公式计算得到任务在本地执行的本地时延
[0021]作为上述方案的改进，所述根据所述传输时延以及所述用户终端的停留概率、当前停留时间，计算任务卸载到边缘服务器的卸载时延，具体包括：
[0022]采用正态分布概率密度函数f(x)表示所述用户终端在某个区域停留时间的偏好，即其中，μ
c
表示平均值，δ
c
表示方差；
[0023]根据所述正态分布概率密度函数f(x)得到所述用户终端某一时刻在某个区域的停留概率其中，x1为x2的上一个时刻；
[0024]根据所述用户终端当前的移动速度v
i
、所述用户终端在某个边缘服务器覆盖的范围所在的位置到走出该覆盖位置的距离l以及公式计算得到所述用户终端在该位置的当前停留时间
[0025]根据所述停留概率以及所述当前停留时间计算得到所述用户终端分配计算资
源的加权因子；
[0026]根据所述传输时延、所述加权因子以及公式计算得到任务卸载到边缘服务器的卸载时延其中，表示任务在无线侧的传输时延，C
i
表示任务所需要的计算资源，ε
ir
表示加权因子，Br表示系统中候选边缘服务器集合，f
MEC
表示边缘服务器的计算资源。
[0027]作为上述方案的改进，所述加权因子的计算公式为：
[0028][0029]其中，tmax
i
表示任务最大的容忍时延，p(t)表示t时刻用户终端在某个区域的停留概率。
[0030]作为上述方案的改进，所述根据所述传输时延、所述本地时延以及所述卸载时延，建立所述系统模型的总能耗最小化的优化目标以及约束条件，具体包括：
[0031]根据所述本地时延以及公式计算得到任务在本地处理的第一能耗其中，表示本地时延，P
i
表示用户终端处理任务的功率；
[0032]根据所述传输时延、所述卸载时延以及公式计算得到任务在边缘服务器处理的第二能耗其中，表示任务卸载到边缘服务器的卸载时延，表示任务在无线侧的传输时延，P
MEC
表示边缘服务器处理任务的功率，P
t
表示用户终端将数据发送到边缘服务器时的功率，P0表示在等待边缘服务器处理任务时，空闲状态的功率；
[0033]根据所述第一能耗以及所述第二能耗建立所述系统模型的总能耗最小化的优化目标以及约束条件。
[0034]作为上述方案的改进，所述优化目标为
[0035]所述约束条件为
[0036]其中，表示当前停留时间，表示任务在无线侧的传输时延。
[0037]本专利技术实施例还提供了一种基于移动边缘计算的资源分配优化装置，包括：
[0038]模型构建模块，用于构建基于移动边缘计算的系统模型，所述系统模型包括至少
一个边缘服务器和至少一个基站，所述边缘服务器与所述基站为其覆盖范围内的所有用户终端提供计算与通信服务；
[0039]第一计算模块，用于基于所述系统模型，计算任务在无线侧的传输时延以及任务在本地执行的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于移动边缘计算的资源分配优化方法，其特征在于，包括：构建基于移动边缘计算的系统模型，所述系统模型包括至少一个边缘服务器和至少一个基站，所述边缘服务器与所述基站为其覆盖范围内的所有用户终端提供计算与通信服务；基于所述系统模型，计算任务在无线侧的传输时延以及任务在本地执行的本地时延；根据所述传输时延以及所述用户终端的停留概率、当前停留时间，计算任务卸载到边缘服务器的卸载时延；根据所述传输时延、所述本地时延以及所述卸载时延，建立所述系统模型的总能耗最小化的优化目标以及约束条件；根据所述约束条件计算所述优化目标的最优解，得到所述系统模型最优的资源分配策略。2.如权利要求1所述的基于移动边缘计算的资源分配优化方法，其特征在于，每一所述用户终端产生的任务用三元组表示，其中，D
i
表示任务大小，C
i
表示任务所需要的计算资源，tmax
i
表示任务最大的容忍时延；采用0
‑
1变量a
ij
表示任务执行的方式，即：其中，表示任务i只能选择系统中候选边缘服务器集合Br卸载或者选择本地卸载；集合V＝{1,2,
…
,v}表示边缘服务器与基站覆盖范围内的所有用户终端；集合A＝{1，2，
…
,m}表示整个系统的所有边缘服务器。3.如权利要求1或2所述的基于移动边缘计算的资源分配优化方法，其特征在于，所述基于所述系统模型，计算任务在无线侧的传输时延以及任务在本地执行的本地时延，具体包括：获取所述系统模型中上传链路信道的带宽B、高斯白噪音功率N0、所述用户终端的发射功率G、上传链路的信道衰落因子h以及所述用户终端传输任务起始到结束的平均距离根据所述信道衰落因子h、所述平均距离以及公式计算得到信道增益参数H
i
；根据所述带宽B、所述高斯白噪音功率N0、所述发射功率G、所述信道增益参数H
i
以及公式计算得到任务的平均数据传输速率r
i
；根据任务大小D
i
、所述平均数据传输速率r
i
以及公式计算得到任务在无线侧的传输时延根据任务所需要的计算资源C
i
、所述用户终端的处理能力f
i
以及公式计算得
到任务在本地执行的本地时延4.如权利要求1所述的基于移动边缘计算的资源分配优化方法，其特征在于，所述根据所述传输时延以及所述用户终端的停留概率、当前停留时间，计算任务卸载到边缘服务器的卸载时延，具体包括：采用正态分布概率密度函数f(x)表示所述用户终端在某个区域停留时间的偏好，即其中，μ
c
表示平均值，δ
c
表示方差；根据所述正态分布概率密度函数f(x)得到所述用户终端某一时刻在某个区域的停留概率其中，x1为x2的上一个时刻；根据所述用户终端当前的移动速度v
i
、所述用户终端在某个边缘服务器覆盖的范围所在的位置到走出该覆盖位置的距离l以及公式T
is
＝l/v
i
，计算得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泓澍，滕少华，杜翠凤，龙晓琼，黎坚，
申请(专利权)人：广州杰赛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：