[发明专利]一种基于Lyapunov优化的雾计算动态卸载方法

说明书

本发明提出了一种基于优化的雾计算动态卸载方法，属于无线网络通信领域。本发明将计算请求分为局部计算部分和雾计算部分。通过将计算密集型的请求卸载到雾节点，可以显著提高应用程序的性能。利用一种基于Lyapunov优化的在线联合无线电和计算资源算法，推导了Lyapunov偏移惩罚函数的上界。通过从不同决策变量的角度最小化上界。利用凸优化方法，得到局部处理器的最优CPU周期频率。利用预定义的卸载优先函数，得出最优子信道的最优传输功率。而在雾节点上，通过反证法证明，获得最优请求调度决策。

技术领域

本发明涉及无线网络通信领域，尤其涉及一种基于Lyapunov优化的雾计算动态卸载方法，利用该方法可以有效得提高系统的计算性能。

背景技术

移动设备已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分，因为它们几乎可以随时随地提供方便的通讯。先进的移动技术和高数据率的无线网络也刺激了移动应用市场。然而，由于资源和电池寿命的限制，有限的计算能力和执行复杂应用程序的需求之间的差距正在逐渐增大。许多计算密集型和对时延敏感的移动应用程序在智能手机上执行时表现不佳，如图像处理、棋类游戏等。

最近的研究表明，移动云计算技术提供了一个很有希望的机会，通过将计算密集型的计算请求卸载到云上进行执行，以克服移动设备的硬件限制，并且节省能耗。目前已有移动云架构类型有传统的中心云、临时移动云和微云等。传统的中心云可以提供巨大的存储空间、强大的计算能力以及可靠的安全性等。但是传统的中心云通常是远程定位，与用户距离远，会产生较高的延迟。因此，远端云不适合对延迟敏感的移动应用。雾计算被称为“云边缘”，更加接近移动设备和终端用户，降低延迟，提升应用程序的性能。雾计算使计算和无线电资源更加接近终端用户，从而提高计算和无线电方面的扩展性。使用移动云计算，对来自物联网应用程序的移动请求可以在本地执行，也可以将其卸载到云上进行处理。一般来说，根据决策时间，计算卸载包括静态卸载和动态卸载。静态卸载是指在启动前确定卸载方案，在完成前不做任何更改，效率很低。与随机计算需求、时变无线衰落信道和不断变化的计算资源等相协调，动态计算卸载更具有实用性和挑战性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Lyapunov优化的雾计算动态卸载方法，利用该方法可以有效得提高系统的计算性能。得到最优的CPU周期频率，最优的功率与及请求调度决策。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：一种基于Lyapunov优化的雾计算动态卸载方法，主要设备包括移动设备、接入节点、雾节点、雾服务器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：移动设备执行密集型计算应用并且产生一系列计算服务请求任务；

步骤2：移动设备将步骤1中部分计算请求任务通过接入接点卸载到雾服务器上；