[发明专利]一种移动边缘计算迁移系统的快速资源配置方法

摘要

本发明公开了一种移动边缘计算迁移系统的快速资源配置方法，以凸优化对偶理论为基础，构建了一个关于移动边缘计算系统能量消耗最小化的模型，并提出了面向移动边缘系统的一种快速计算和通信资源配置的方法。此外，本发明引入了椭球算法进行仿真实验，该算法能够快速有效地收敛于移动边缘计算系统能耗最小化的全局最优解，完成计算和通信资源的有效配置；本发明搭建了一个仿真平台进行仿真实验，根据现有的资源，不同的信道状态、传输时间及用户数量，通过迭代运算得到最优的任务传输率，根据实验结果刻画了不同状态与不同条件下移动边缘计算系统能量消耗变化趋势和最优任务传输概率变化趋势。

主权项

1.一种移动边缘计算迁移系统的快速资源配置方法，其特征在于，包括下述步骤：S1，建立移动边缘计算模型；S1.1，存在至少一个可以正常接收任务与传输信息，并计算任务的移动边缘计算服务器；获取本地设备与移动边缘计算服务器的信道状态信息，以及移动边缘计算服务器的计算状态信息；S1.2，本地设备根据所述信道状态信息以及计算状态信息对任务进行分割，生成至少一个计算任务，并根据计算任务传输率分成第一类子任务和第二类子任务；S1.3，将所述第一类子任务通过本地设备进行计算，将所述第二类子任务发送至移动边缘计算服务器，通过边缘计算系统进行计算；S1.4，本地设备接收移动边缘计算服务器发送的计算结果，通过本地设备输出最终计算结果；S2，建立能量消耗模型；S2.1，规定一个固定长度的传输时段，把该传输时段均分为若干个时隙并分配给所有本地设备；在每个时隙内，本地设备传输第二类子任务到移动边缘计算服务器，移动边缘计算服务器计算并返回信息至本地设备；S2.2，对于每个本地设备，由于第一类子任务在设备内部电路的传输时间很短可忽略，故仅考虑本地计算消耗的能量；S2.3，由香农公式可知，本地设备的任务传输速率与带宽、噪声功率、传输功率，以及本地设备与移动边缘计算服务器之间的信道增益有关，具体的传输速率表达式为：其中p_i为传输功率，g_i为信道增益，σ²为噪声功率，B为带宽；S2.4，对于移动边缘计算服务器，由于计算能力很强，故忽略计算任务时的能量消耗，仅考虑任务传输过程中的能量消耗；对于本地计算，其能量消耗为：其中，K_i为计算效率，C_i为本地CPU钟频；S2.5，整个过程的能量消耗可视为子任务传输过程的能量消耗以及本地计算能量消耗的总和；S3，提出能量最优化问题以及利用椭球算法进行求解；S3.1，建立的能量消耗问题，符合强对偶条件，再对其进行拉格朗日变换以及对偶变换之后，可得到其对偶问题，且该对偶问题严格等价于原问题；S3.2，在考虑一般情况下，利用椭球法对上述对偶问题进行求解，通过设置梯度、迭代和判断步骤，求出最优化的传输概率；S4，仿真与结论；仿真过程中，设置恰当的参数，并规定不同的传输时段长度，观察相应的最优任务传输率的趋势以及能量消耗变换趋势，最后得出结论。