一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法技术

本发明专利技术公开一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法，具体步骤如下：用户UE

【技术实现步骤摘要】
一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体为一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法。

技术介绍

[0002]移动网络动态资源调度是根据用户移动过程中，用户对间歇式的可用性动态资源，进行均衡的任务分派。面向5G的D2D通信方式实现一种终端节点资源互助的方式进行蜂窝网络调度的策略，节点间通过D2D通信相互传输数据和服务，以此缓解基站和微云的负载压力。
[0003]由于移动网络动态资源调度发生在节点之间，无需过多地依赖基础网络设施，能够减少终端能耗，并且能在临近范围内执行任务，满足应用低时延的需求，因此已经引起了学者们广泛的关注。基于以上分析，在运营商的基础网络上，借助D2D通信技术，通过D2D近场通信，可以构建机会式的任务派发、收集和协作，正成为5G D2D通信技术潜在的商用机会。在机会网络中，任务的执行时间主要用于保证任务调度的有效性，近年来，针对任务执行时间的任务调度机制，已经获得了较为深入的研究，并取得了较多的研究成果。所采用任务执行模型是考虑任务的结果需要返回给请求者，即：任务发起者根据交换的相遇信息，进行连接性预测，将任务派发给各相遇终端协作完成，并在任务规定完成时限前回收运行结果。
[0004]目前，现有的以任务调度时间为优化目标的边缘计算任务调度方法中，例如：1)一种工业物联网中基于多跳传输的任务调度方法(专利申请号：CN202010992896.1)，该专利技术通过构建通信带宽分配、计算资源分配、路径决策模型、进行非线性优化，该专利技术能够在工业网络多跳任务调度中求得近似最优策略，且复杂度较低，具有降低任务延迟，保证任务的服务质量的效果。2)任务调度方法、系统、装置和存储介质(专利申请号：CN202011061127.6)，该任务调度方法包括执行决策过程，确定网络状态值、即时奖励值和长期效用值，更适用于多终端的环境，并且可以实现更大范围的延迟优化。3)一种基于改进粒子群算法的雾计算任务调度时延优化方法(专利申请号：CN202010902490.X)，一个终端节点将任务调度给多个雾节点进行任务处理，在满足用户服务质量的前提下能有效降低任务调度时延，提高系统雾计算任务调度的效率。但是以上方法虽然考虑到无线网络资源(D2D带宽、蜂窝带宽)、终端资源的动态性，但未考虑到终端资源和无线资源的容量限制，以及终端提供的各种功能和特点间存在的差异性，而这些差异性会影响调度决策的制定。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法，综合考虑了计算资源的差异性、相遇规律的差异性等多种影响因素，在任务调度时不仅考虑每个终端的计算能力，还考虑终端用户的相遇能力，在终端之间有效地和分配任务，并且均衡终端的计算负载，高效地利用网络资源，实现任务调度的公平性。
[0007]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法，具体步骤如下：
[0009]S1、用户UE
i
产生若干个需要执行的密集型计算任务，且任务间相互独立；
[0010]S2、用户UE
i
向其他移动用户寻求调度执行帮助；
[0011]S3、用户UE
i
四处移动，进入资源调度请求阶段，基于分支限定法对移动设备资源进行调度决策，将任务发送到另一个移动设备；
[0012]S4、用户UE
i
通过下次相遇，从相应的移动设备处，分别回收相应任务子集的执行结果。
[0013]作为本专利技术所述的一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法的一种优选方案，其中，所述步骤S1中，用户集U＝{1,2,...,N},每个用户的终端能够提供的资源UE＝{c1,...c
j
,...,c
N
},其中c1代表第1个终端单位时间内的计算处理能力，c
j
代表第j个终端单位时间内的计算处理能力，c
N
代表第N个终端单位时间内的计算处理能力，且每个用户的终端以每秒CPU周期数为单位。
[0014]作为本专利技术所述的一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法的一种优选方案，其中，所述步骤S2中，用户UE
i
向其他移动用户寻求调度执行帮助的具体步骤如下：
[0015]S201、在每一个时隙，任务发起者i通过D2D邻居发现机制，发现候选者j，将其加入到分支限定法的节点集中；
[0016]S202、任务发起者i和候选者j交换彼此的相遇信息、任务信息和资源信息，然后更新相遇信息；
[0017]S203、对于任务发起者i的所有任务需求，在其任务时限τ
k
的限制下，制定动态资源调度策略。
[0018]作为本专利技术所述的一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法的一种优选方案，其中，动态资源调度策略Π表示为Π＝(Π1,Π2,
…
,Π
l
,
…
,Π
k
)，其中Π1表示对第1个任务T1的分配策略，Π2表示对第2个任务T2的分配策略，Π
l
表示对第l个任务T
l
的分配策略，Π
k
表示对第k个任务T
k
的分配策略；
[0019]其中，对第l个任务T
l
的分配策略为：
[0020]Π
l
(1≤l≤k)＝(a
l1
,
…
,a
lj
,
…
,a
ln
)，a
l1
表示对第l个任务T
l
分配给候选者1的标记，a
ln
表示对第l个任务T
l
分配给候选者n的标记，a
lj
表示对第l个任务T
l
分配给候选者j的标记；
[0021]其中，任务调度调度的约束条件为：
[0022][0023]式中，表示对任务集中的任意任务l，公式(1)表示对于任何一个给定的任务
T
l
，只可能被调度到一个候选者，而一个候选者可以执行多个任务；
[0024]当a
lj
＝1时，第l个任务T
l
分配给候选者j，否则a
lj
＝0；
[0025]当j＝i时，第l个任务T
l
由任务发起者i本地执行；
[0026]候选者j分配到的任务集J
j...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、用户UE
i
产生若干个需要执行的密集型计算任务，且任务间相互独立；S2、用户UE
i
向其他移动用户寻求调度执行帮助；S3、用户UE
i
四处移动，进入资源调度请求阶段，基于分支限定法对移动设备资源进行调度决策，将任务发送到另一个移动设备；S4、用户UE
i
通过下次相遇，从相应的移动设备处，分别回收相应任务子集的执行结果。2.根据权利要求1所述的一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法，其特征在于，所述步骤S1中，用户集U＝{1,2,...,N},每个用户的终端能够提供的资源UE＝{c1,...c
j
,...,c
N
},其中c1代表第1个终端单位时间内的计算处理能力，c
j
代表第j个终端单位时间内的计算处理能力，c
N
代表第N个终端单位时间内的计算处理能力，且每个用户的终端以每秒CPU周期数为单位。3.根据权利要求1所述的一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法，其特征在于，所述步骤S2中，用户UE
i
向其他移动用户寻求调度执行帮助的具体步骤如下：S201、在每一个时隙，任务发起者i通过D2D邻居发现机制，发现候选者j，将其加入到分支限定法的节点集中；S202、任务发起者i和候选者j交换彼此的相遇信息、任务信息和资源信息，然后更新相遇信息；S203、对于任务发起者i的所有任务需求，在其任务时限τ
k
的限制下，制定动态资源调度策略。4.根据权利要求2所述的一种基于分支限定法的移动网络动态资源调度决策方法，其特征在于，动态资源调度策略Π表示为Π＝(Π1,Π2,
…
,Π
l
,
…
,Π
k
)，其中Π1表示对第1个任务T1的分配策略，Π2表示对第2个任务T2的分配策略，Π
l
表示对第l个任务T
l
的分配策略，Π
k
表示对第k个任务T
k
的分配策略；其中，对第l个任务T
l
的分配策略为：Π
l
(1≤l≤k)＝(a
l1
,
…
,a
lj
,
…
,a
ln
)，a
l1
表示对第l个任务T
l
分配给候选者1的标记，a
ln
表示对第l个任务T
l
分配给候选者n的标记，a
lj
表示对第l个任务T
l
分配给候选者j的标记；其中，任务调度调度的约束条件为：式中，表示对任务集中的任意任务l，公式(1)表示对于任何一个给定的任务T
l
，只可能被调度到一个候选者，而一个候选者可以执行多个任务；当a
lj
＝1时，第l个任务T
l
分配给候选者j，否则a
lj
＝0；当j＝i时，第l个任务T
l
由任务发起者i本地执行；候选者j分配到的任务集J
j
表示为：J
j
(1≤j≤N)＝(a
1j
T1,
…
,a
lj
T
l
,
…
,a
kj
T
k
)，其中，当a
1j
T1＝1时，表示任务T1调度给候选者j，a
1j
T1＝0时，表示任务T1不调度给候选者j；
当a
lj
T
l
＝1时，表示任务T
l
调度给候选者j，a
lj
T
l
＝0时，表示任务T
l
不调度给候选者j；当a
kj
T
k
＝1时，表示任务T
k
调度给候选者j，a
kj
T
k
＝0时，表示任务T
k
不调度给候选者j；并且保证候选者j和候选者p分配到的任务集没有交集，即表示为：其中，J
j
表示候选者j分配到的任务集，J
p
表示候选者p分配到的任务集，任务集J
j
的执行时间exec
ij
(J
j
)需满足的约束条件为：exec
ij
(J
j
)≤Z
ij
ꢀꢀꢀꢀ
(公式3)式中，Z
ij
表示单次有效机会相遇时间，公式(3)为对机会式机会计算时间占用的限制，表示任务集J
j
的执行时间应小于单次有效机会相遇时间Z
ij
；其中，每个执行节点上任务集和任务调度方案有效性的约束条件为：公式(4)表示所有子任务集的并集应等于任务发起者i的所有任务集；任务发起者i预测第k个任务T
k
在候选者j上的执行完成时间R
ij
(T
k
)＝out
ij
(T
k
)+exec
ij
(T
k
)+rtn
ij
(T
k
)
ꢀꢀꢀꢀ
(公式5)式中，R
ij
(T
k
)表示任务的执行完成时间，out
ij
(T
k
)表示任务分派时间，exec
ij
(T
k
)表示任务执行时间，rtn
ij
(T
k
)表示任务结果返回时间；其中，R
ij
(T
k
)的约束条件为R
ij
(T
k
)≤τ
k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵雯娟，
申请(专利权)人：南京工业职业技术大学，
类型：发明
国别省市：