[发明专利]树形边缘网络中基于分组和延迟估计的任务负载均衡方法

权利要求书

1.一种树形边缘网络中基于分组和延迟估计的任务负载均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、联合考虑计算、带宽两种资源的约束，将边缘网络的负载均衡问题形式化为一个具有线性约束的非线性规划问题，该问题的目标为最小化边缘网络中计算延迟和传输延迟，问题的解为边缘网络中结点之间的卸载决策和传输带宽分配；

步骤S2、基于树形网络的特性，对卸载决策与传输带宽分配施加特定限制，将原负载均衡问题分解为若干个子问题，设计延迟估计函数对子问题进行求解；

步骤S3、将所有子问题的解综合起来，解析出原负载均衡问题的解。

2.根据权利要求1所述的树形边缘网络中基于分组和延迟估计的任务负载均衡方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

步骤S21、依据资源不均匀性最小原则，对树形边缘网络中度数大于2的结点拥有的子结点重新分组，将原树形网络转换为二叉树；

步骤S22、从二叉树的根结点开始，按照先根遍历的顺序，依次构造并求解每个结点对应的负载均衡子问题。

3.根据权利要求2所述的树形边缘网络中基于分组和延迟估计的任务负载均衡方法，其特征在于，所述步骤S21包括：

步骤S21a、依次选择树形网络中度数大于2的结点Node，将其拥有的子结点按资源不均匀度最小化原则进行分组，每组拥有的子结点数目不超过2，为每组创建一个新的结点，将组内对应的子结点连接到该新建结点上；

步骤S21b、如果新建的结点数等于2，则将新创建的结点直接连接到父结点Node，如果大于2，则对新建的结点继续分组，并为新的组创建新的结点，直至最后一次分组新建的结点数目等于2时，将这两个结点连接到父结点Node上。

4.根据权利要求3所述的树形边缘网络中基于分组和延迟估计的任务负载均衡方法，其特征在于，所述资源不均匀度定义为：

其中，s_j表示树形边缘网络中的第j个结点；记包含了结点和结点之间连接的边缘树为G_tree，g_k表示G_tree中的一个域，域是边缘树中的一个结点对应的子树；s_j∈g_k表示结点s_j属于域g_k；

其中，

c_j是结点s_j拥有的计算资源量，β^h表示任务的计算量h的期望，

是域g_k中所有结点单位时间能够处理的任务量之和，m_v是子域g_v中结点的数目，g_v是g_k的子域，子域是域g_k在边缘树G_tree中所对应树的子树，m_k表示域g_k中结点的数目。

5.根据权利要求2所述的树形边缘网络中基于分组和延迟估计的任务负载均衡方法，其特征在于，所述步骤S22包括：

步骤S22a、根据当前结点的子结点拥有的资源信息、父结点对应的负载均衡子问题的解，生成该结点对应子问题的资源约束；

步骤S22b、利用延迟估计函数，构造基于延迟估计的目标函数；

步骤S22c、利用序列最小二乘规划算法，求解出资源约束条件下，令目标函数值最小的可行解；

步骤S22d、按先根遍历的顺序找到下一个非叶子结点，若找到，则返回到步骤S22a，若找不到，则结束步骤S22。