[发明专利]一种面向移动边缘计算的服务迁移与任务重路由平衡和资源管理在线优化方法

权利要求书

1.一种面向移动边缘计算的服务迁移与任务重路由平衡和资源管理在线优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)构建由M个分布式边缘服务器以及I种异构的移动设备组成的移动边缘计算系统，该系统中每个移动设备均具待执行的计算密集型任务流，且移动设备的随机移动会触发其动态的接入连接切换；

(2)移动设备根据自身可用资源容量选择本地计算或者计算卸载，包括系统开销的计算，所述的系统开销包括本地计算能耗、移动设备到边缘服务器的传输能耗和该计算任务卸载到边缘服务器上的计算能耗；

(3)边缘服务器为潜在的接入设备分配传输带宽资源和CPU计算资源，包括服务迁移能耗和计算任务重路能耗的计算，据此移动设备结合动态的信道条件、随机的任务生成以及自身缓存容量自适应选择服务模式，所述服务模式包括服务迁移或任务重路；

(4)构建双时间尺度移动管理模型以平衡服务迁移和任务重路由的开销，其中，t∈[0,T]为大时间尺度指标，每个大时间帧中含有K个小时间帧，τ∈[tK,TK+K-1]为小时间尺度指标，接入选择、服务迁移和任务重路由在大时间尺度下操作，任务卸载和传算资源分配在小时间尺度下操作；

(5)以最小化长期平均服务时延为目标，确定边缘计算的长期优化问题和约束条件，包括带宽分配上限约束、本地任务队列的长期稳定性约束、服务器m的缓存容量约束、移动边缘计算系统能耗的长期稳定性约束、边缘服务器计算资源分配约束、服务迁移和任务重路由的选择约束及其决策变量的考虑；

(6)等价问题重构，基于改进的Lyapunov在线算法，将长期问题分解为一系列确定问题，包括将每个大时隙t的迁移延迟和能耗均匀地分布到t内的所有小时隙τ中，根据每个小时隙τ中的总服务时延和总能耗来进行问题转化，并通过定义能耗亏损队列Q_i(τ)来描述设备i的计算任务在小时隙τ的能耗与长期能耗预算之间的偏差，结合本地任务缓冲队列，其中定义二次Lyapunov函数如下：

其中，Θ(τ)＝[Q_i(τ),S_i(τ)]为能耗亏损队列与本地任务缓冲队列的合集，并推导出条件Lyapunov漂移函数：

(7)将决策解耦为两个不同时间尺度的子问题，根据所有移动设备的能耗亏损队列和本地任务积压队列的瞬时值，对每个大时隙t的联合接入选择、服务迁移和任务重路由的优化问题进行转化为整体规划问题，根据所得的每个大时隙t的接入选择、服务迁移和任务重路由的最优决策，在每个小时隙τ优化任务卸载决策、传输和计算资源分配决策。

2.根据权利要求1所述的面向移动边缘计算的服务迁移与任务重路由平衡和资源管理在线优化方法，其特征在于：所述移动边缘计算系统中，每个移动设备待执行的计算密集型任务流为一个。