地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法及系统，其包括：在由移动边缘计算支持的基站和K个用户组成的无线蜂窝网络中，构建静态资源分配计算模型；将所述静态资源分配计算模型转化为凸优化问题，并求解该凸优化问题，获得用户间动态计算和带宽分配方案的最优解，实现最小化系统延迟。本发明专利技术其能在地下及遮蔽空间用户的多样性和不同的信道条件下，解决传统静态方案不能充分利用计算资源和带宽资源问题。本发明专利技术可以在通信信号处理技术领域中广泛应用。号处理技术领域中广泛应用。号处理技术领域中广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种通信信号处理
，特别是关于一种地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法及系统。

技术介绍

[0002]在对于地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延研究过程中，如何充分利用计算资源和带宽资源是两个至关重要的研究重点。地下及遮蔽空间物联网设备的电池容量和计算资源有限，难以处理具有超低延迟要求的密集计算任务。实现这一理想需求和用户体验质量(QoE)，需要有效分配计算资源和系统带宽。
[0003]由于用户存在多样性，通过提高所有用户的基础性能，不能保证单个用户的体验质量。如何最大限度实现最小化系统延迟，充分使用联合计算和带宽资源成为目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法及系统，其能在地下及遮蔽空间用户的多样性和不同的信道条件下，解决传统静态方案不能充分利用计算资源和带宽资源问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法，其包括：在由移动边缘计算支持的基站和K个用户组成的无线蜂窝网络中，构建静态资源分配计算模型；将所述静态资源分配计算模型转化为凸优化问题，并求解该凸优化问题，获得用户间动态计算和带宽分配方案的最优解，实现最小化系统延迟。
[0006]进一步，所述构建静态资源分配计算模型，包括：
[0007][0008]s.t.c1:
[0009]c2:∑
k∈K
C
k
≤C
BS
，
[0010]c3:∑
k∈K
β
k
≤1
[0011]c4:β
k
＞0，k∈K,
[0012]其中，β＝(β
k
)
k∈K
为带宽分配比例向量，β
k
为用户k的带宽分配比例；K表示所有用户的索引集；C为所有用户的计算资源分配，C
k
为用户k分配的计算资源，t
k
为用户k完成计算任务的时延；为用户k的卸载延迟；为用户k的处理延迟，为用户k完成计算任务的最大时延上限值；C
BS
表示BS的计算能力；c1表示用户k不超过其截止时间的总延迟，c2表示BS的计算能力约束，c3和c4描述对用户带宽分配的要求。
[0013]进一步，所述凸优化问题为：
[0014][0015]s.t.c2,c3,c4,
[0016]c6：
[0017]c7：
[0018]c8：
[0019]式中，D为辅助变量的集合，D＝{D
k
}
k∈K
，D
k
为引入的关于用户k的上行传输速率的下限辅助变量；T＝max
k∈K
t
k
。
[0020]进一步，采用CVX求解所述凸优化问题，得到最优解；
[0021]所述最优解为网络中所有用户的带宽分配比，边缘服务器分配给所有用户的计算资源。
[0022]进一步，根据所述最优解实现最小化系统延迟的方法，包括：
[0023]根据所述带宽分配比和所述计算资源求得用户完成计算任务的时延，找到完成计算任务所需时间最小的用户k
*
；
[0024]根据所述计算资源获取除所述用户k
*
以外的其余用户的未被占用的计算资源；
[0025]更新其余用户完成计算任务的最大时延上限值，以及完成所有计算任务的时延，根据设定的停止条件停止更新。
[0026]进一步，所述根据所述带宽分配比和所述计算资源求得用户完成计算任务的时延，包括：
[0027]根据所述带宽分配比求得用户的传输速率，由所述传输速率得到用户的卸载延迟；
[0028]根据所述计算资源求得用户的处理延迟；
[0029]将所述卸载延迟与所述处理延迟相加后得到用户完成计算任务的时延。
[0030]进一步，所述停止条件为：所有用户的计算任务完成或所有用户的计算任务数据传输完毕。
[0031]一种地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化系统，其包括：处理模块，在由移动边缘计算支持的基站和K个用户组成的无线蜂窝网络中，构建静态资源分配计算模型；求解模块，将所述静态资源分配计算模型转化为凸优化问题，并求解该凸优化问题，获得用户间动态计算和带宽分配方案的最优解，实现最小化系统延迟。
[0032]一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
[0033]一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
[0034]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0035]本专利技术在用户的多样性和不同的信道条件下，可充分利用带宽和计算资源，通过利用未占用的带宽和计算资源，以迭代算法来获得用户间动态计算和带宽分配方案的最优
解，实现最小化系统延迟。
附图说明
[0036]图1是本专利技术一实施例中地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法整体流程图；
[0037]图2是本专利技术一实施例中采用现有方法在不同用户数K值下的时延性能以及BS C
BS
的计算能力；
[0038]图3是本专利技术一实施例中采用本专利技术方法在不同用户数K值下的时延性能以及BS C
BS
的计算能力；
[0039]图4是本专利技术一实施例中采用现有方法的系统延迟与系统带宽W和用户发射功率p
k
的关系曲线；
[0040]图5是本专利技术一实施例中采用本专利技术方法的系统延迟与系统带宽W和用户发射功率p
k
的关系曲线。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0042]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0043]本专利技术提供的地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法及系统，在用户的多样性和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法，其特征在于，包括：在由移动边缘计算支持的基站和K个用户组成的无线蜂窝网络中，构建静态资源分配计算模型；将所述静态资源分配计算模型转化为凸优化问题，并求解该凸优化问题，获得用户间动态计算和带宽分配方案的最优解，实现最小化系统延迟。2.如权利要求1所述地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法，其特征在于，所述构建静态资源分配计算模型，包括：包括：c2:∑
k∈K
C
k
≤C
BS
，c3:∑
k∈K
β
k
≤1c4:β
k
＞0，k∈K,其中，β＝(β
k
)
k∈K
为带宽分配比例向量，β
k
为用户k的带宽分配比例；K表示所有用户的索引集；C为所有用户的计算资源分配，C
k
为用户k分配的计算资源，t
k
为用户k完成计算任务的时延；为用户k的卸载延迟；为用户k的处理延迟，为用户k完成计算任务的最大时延上限值；C
BS
表示BS的计算能力；c1表示用户k不超过其截止时间的总延迟，c2表示BS的计算能力约束，c3和c4描述对用户带宽分配的要求。3.如权利要求2所述地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法，其特征在于，所述凸优化问题为：s.t.c2,c3,c4,s.t.c2,c3,c4,s.t.c2,c3,c4,式中，D为辅助变量的集合，D＝{D
k
}
k∈K
，D
k
为引入的关于用户k的上行传输速率的下限辅助变量；T＝max
k∈K
t
k
。4.如权利要求1所述地下及遮蔽空间移动边缘计算网络时延最小化方法，其特征在于，采用CVX求解所述凸优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小龙，徐湛，张月霞，于强伟，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：