[发明专利]一种基于云边协同的计算卸载方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于云边协同的计算卸载方法及系统，本方法步骤包括：1)终端计算任务模块收集各终端设备拟卸载的计算任务和当前可供卸载的计算节点；其中每个计算任务包含对拟卸载到计算节点的卸载需求；所述计算节点包括边缘计算节点和云计算节点；2)协作计算卸载模块根据边缘计算节点、云计算节点所产生的处理时间和能耗作为卸载依据，结合每个拟卸载计算任务的所述卸载需求，对每个拟卸载计算任务的计算模式进行分类；3)根据分类结果确定每个拟卸载计算任务对应的计算节点。本发根据收集的卸载需求，结合服务器资源使用情况以执行不同的卸载任务，减少计算任务的执行时间，提高服务器资源利用率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域、云计算和边缘计算领域，具体而言，本发明涉及一种基于云边协同的计算卸载方法及系统。

背景技术

第五代通信技术(5G)和人工智能技术(AI)的快速发展，开启了万物智能互联的新时代。从传统以单机应用为主的PC时代进入到人人联网的移动互联网时代，再进入到面向未来网络的万物互联时代，技术创新带来了包括工业互联网、车联网、AR/VR等新兴产业的蓬勃发展。

随着以智能手机、笔记本电脑、工业传感器为代表的终端设备的广泛应用，需要处理的移动数据呈现爆发式增长，受限于终端设备的计算能力、内存和电池容量，在3G、4G和Wi-Fi等无线通信技术的发展下，云计算凭借着丰富的计算资源和更强的计算能力，有效的解决了移动设备面临的上述挑战，将计算密集型任务传输到云数据中心执行，即所谓的计算卸载(Computing Offloading)，基于云计算的计算卸载，一方面提升了终端设备性能，另一方面降低了设备能耗。

然而，将计算任务卸载到远距离的云数据中心，造成了较大的传输时延和能量消耗，且随着新型边缘应用如远程医疗、无人机和自动驾驶等时延敏感型任务的出现，对服务的响应时延提出了更高的要求。

显然，核心网集中式的部署方式已不能满足新业务的需求，在网络随业务向边缘迁移的趋势下，边缘计算作为5G网络架构的核心技术应运而生，它不仅满足5G网络的高速率、大容量、低时延等三大特性，而且将计算、通信、控制和存储资源与服务分布在用户侧或靠近用户的边缘设备与系统，从而使得云计算模式扩展到网络边缘，减轻核心网的流量负载，降低了时延。

现有的大多计算卸载方案，大部分研究集中于云计算或边缘计算来卸载任务，并未考虑二者之间的协作。为了应对上述问题，研究人员在计算卸载中引入云计算和边缘计算的协作，当计算任务为计算密集型任务时，云计算凭借着丰富的计算资源可以比边缘计算提供更好的服务；当处理时延敏感型任务，边缘计算凭借着靠近终端设备更占优势。

现有的方案受限于只将终端设备能耗或响应时延其中一项作为优化目标，很少有文献考虑多种优化目标，且随着电源存储技术的快速发展，能耗的影响相对减小，计算能力在处理任务上扮演者决定性的角色之一。因此，传统的卸载机制需要进一步优化。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于云边协同的计算卸载方法及系统，通过建立云边协作的计算卸载模型，采用优化卸载算法，根据收集的卸载需求，结合服务器资源使用情况以执行不同的卸载任务，减少计算任务的执行时间，提高服务器资源利用率，降低终端设备的能耗，满足未来场景中可能得突发性网络需求或异构计算任务的差异化需求。

1、卸载系统

本发明的卸载系统如图1所示，包括终端计算任务模块、协作计算卸载模块、边缘计算节点和云计算节点。

(1)终端计算任务模块：用于收集终端设备拟卸载的计算任务，每个计算任务对拟卸载到计算节点提出了相应的卸载需求；需要将所收集计算任务卸载到多个可供卸载的计算节点，包括云计算节点、边缘计算节点；