[发明专利]异构移动边缘计算网络中分层任务卸载的方法与系统

说明书

本申请实施例涉及异构边缘计算网络技术领域，具体涉及一种异构移动边缘计算网络中分层任务卸载的设计方法、系统、存储介质及设备。所述方法包括：边缘设备、边缘服务器和云计算中心，所述边缘设备根据边缘服务器反馈的价格和本地计算的能耗判断是否卸载任务，所述边缘服务器根据云计算中心反馈的价格和本地计算的能耗判断是否卸载任务，所述云计算中心根据最小化整个计算网络的能耗调整价格，循环上述步骤，直至边缘设备的卸载策略、边缘服务器的决策策略以及云计算中心发布的计算资源的价格和罚金均稳定。本方法通过价格和罚金的机制实现了分布式系统中整个计算网络中能耗最小化，有效减少了整体能耗；罚金的设置降低了系统阻塞发生的概率。

技术领域

本申请实施例涉及异构边缘计算网络技术领域，具体而言，涉及一种异构移动边缘计算网络中分层任务卸载的方法、系统、存储介质及设备。

背景技术

物联网的快速发展让我们进入了后云时代，在我们的日常生活中会产生大量的数据。物联网应用可能会要求极快的响应时间，数据的私密性等等。如果把物联网产生的数据传输给云计算中心，将会加大网络负载，网路可能造成拥堵，并且会有一定的数据处理延时。

随着物联网和云服务的推动，一种新的处理问题的模型，边缘计算应运而生，即在网络的边缘产生、处理、分析数据；异构边缘计算(HetMEC)网络是将云和多层边缘计算相结合，使得边缘设备处产生的计算任务可以卸载到不同层的服务器上进行运算。

目前已有的方案大多只考虑了两层的传统边缘计算网络，即只有单层的边缘服务器和底层的边缘设备，针对单个服务器、多个服务器两类情况，来减小系统用于任务执行和计算卸载的能耗。

当前的方案没有充分考虑多层计算设备之间的相互作用和联系，而且大多没有考虑系统阻塞情况。目前方案针对分布式网络，通常使用博弈来协调各个利益独立个体的决策行为，利用纳什均衡解来得到稳定解，例如利用阻塞博弈(congestiongame)来建模自私用户对共有资源的竞争。但是阻塞博弈的前提是竞争者是同质的，但如果网络中的云计算中心、边缘服务器和边缘设备有着不同的能耗模型，则无法采用阻塞博弈来实现多层的边缘计算网络中的能耗优化。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种异构移动边缘计算网络中分层任务卸载的方法、系统、存储介质及设备。

本申请实施例第一方面提供一种异构移动边缘计算网络中分层任务卸载的方法，包括边缘设备、边缘服务器和云计算中心，所述边缘设备与边缘服务器通过无线网络连接，所述边缘服务器与云计算中心通过有线网络连接所述方法包括：

S1边缘设备，生成计算任务和处理时限，接收边缘服务器反馈的价格，根据价格和本地计算的能耗判断是否卸载任务，若是，则将任务卸载给边缘服务器，若不是，则在本地进行所述任务计算；

S2边缘服务器，接收云计算中心的计算资源价格并反馈给边缘设备；

接收边缘设备支付的费用和卸载的任务以及剩余处理时限，并根据自身的决策策略算出计算所述边缘设备卸载的任务和/或将所述边缘设备卸载的任务卸载给所述云计算中心任务的收益；

若收益为负，则将所述边缘设备卸载的任务卸载到云计算中心，若收益为0或者正，则在本地计算所述边缘设备卸载的任务；

S3云计算中心，接收边缘服务器支付的费用、卸载的任务和剩余处理时限，优化计算和传输资源分配，计算出计算所述边缘服务器卸载的任务所需要的能耗；将最小化整个计算网络的能耗作为目标函数，将任务的处理量和传输量作为约束条件，根据拉格朗日乘子法计算出计算资源的价格和发生系统阻塞后的罚金，并将所述计算资源的价格和罚金的信息反馈给边缘服务器；

当边缘设备和/或边缘服务器卸载的任务造成计算网络堵塞，每个边缘设备和每个边缘服务器向云计算中心缴纳罚金；