申请/专利权人：燕山大学

申请日：2022-04-27

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN115002801B

主分类号：H04W24/02

分类号：H04W24/02;H04W28/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.09.20#实质审查的生效;2022.09.02#公开

摘要：本发明公开了基于无源中继协作的边缘计算资源动态卸载方法及装置，属于工业物联网边缘计算卸载策略优化领域，包括获取本地的运算时延、数据传输速率和任务卸载到中继的时延、任务转发到边缘服务器的时间和能量消耗以及边缘服务器中任务的处理时延、中继收集到的能量，基于上述参数，构建总时延最小化模型；然后通过基于逐次凸逼近的迭代算法对模型进行分析，得到在任务的截止时间、卸载策略和能量限制等约束下的最优卸载决策和功率分割比；将本地任务一部分卸载至中继和边缘服务器进行计算，减小了工业终端的负载压力，提高了网络资源的利用率。

主权项：1.基于无源中继协作的边缘计算资源动态卸载方法，其特征在于，所述边缘计算资源动态卸载系统包括：至少一个边缘服务器、至少一个协作中继和n个现场设备，其中，所述现场设备与协作中继通信，协作中继与边缘服务器通信，n为大于等于1；所述边缘计算资源动态卸载方法包括：通过获取现场设备端的运算时延、卸载到协作中继和边缘服务器的数据传输速率和任务卸载到中继的时延、协作中继将额外任务转发到边缘服务器的任务转发到边缘服务器的时间和能量消耗以及边缘服务器中任务的处理时延、协作中继收集现场设备通信信号中携带的能量，构建总时延最小化模型；对总时延最小化模型进行逐次凸逼近的迭代算法，然后对其迭代后的结果进行分析，得到在任务的截止时间、卸载策略和能量限制等约束下的最优卸载决策和功率分割比；当任务在协作中继端进行运算时，根据中继的主处理单元频率和处理卸载任务所需要的算力，得到中继运算卸载任务的时延和能耗；所述现场设备端的运算时延具体为当任务在现场设备端进行运算时，根据现场设备的主处理单元的频率和任务所需要的算力，获得本地的运算时延；所述卸载到协作中继和边缘服务器的数据传输速率和任务卸载到中继的时延具体为当任务需要卸载到协作中继和边缘服务器时，根据香农定理，获得数据传输速率和任务卸载到中继的时延；所述协作中继将额外任务转发到边缘服务器的任务转发到边缘服务器的时间和能量消耗以及边缘服务器中任务的处理时延具体为当协作中继将额外任务转发到边缘服务器时，获得将任务转发到边缘服务器的时间和能量消耗以及边缘服务器中任务的处理时延；所述协作中继收到现场设备的通信信号的中继收集到的能量具体为当协作中继收到现场设备的通信信号时，根据能量转换效率、功率分割比、现场设备的功率和信道增益，得到中继收集到的能量；任务在现场设备端进行运算时，构建任务在本地运算的时延模型，现场设备自身的运算能力为用每秒主处理单元的周期数来衡量，本地运算需要的时间如下： 其中，Ln每个现场设备任务数据量的大小，Ca表示现场设备处理每个字节需要的主处理单元的周期数；任务卸载到协作中继和边缘服务器时，根据香农定理，获取现场设备到协作中继的数据传输速率、中继到边缘端的数据传输速率分别表示如下： 其中，B1和B2分别表示现场设备到中继的带宽和中继到边缘服务器的带宽，ρi表示中继用于信息解码的功率分割比，Pn和PR分别表示现场设备n的发射功率和中继的发射功率，和表分别示现场设备n到中继的信道增益和中继到边缘服务器的信道增益，σ2表示高斯白噪声；根据现场设备n卸载任务到中继的传输速率，将任务卸载到协作中继的时延表示如下： 其中,1-xnLn表示现场设备n卸载到中继数据量的大小；现场设备n的任务在协作中继运算的时延和能耗表示如下： 其中，Cb表示中继处理每个字节需要的主处理单元的周期数，1-xnxn,e表示中继需要处理的任务数据量的大小，fn,e表示协作中继分配给现场设备n的算力，Kb表示协作中继的能耗系数；协作中继将额外任务转发到边缘服务器的时间和能耗如下所示： 边缘服务器中任务的获得时延如下所示： 其中，1-xn1-xn,eLn表示边缘服务器需要运算的任务数据量大小，PR表示协作中继的转发功率，Cd表示边缘服务器处理每个字节所需的主处理单元周期数，fn,c表示边缘服务器的运算能力；协作中继收集到的用于运算和转发的能量，中继收集到的用于运算和转发的能量分别如下所示: 其中，η表示能量转换效率，ρe和ρk分别表示中继用于运算和转发的功率分割比；因此，现场设备n完成任务的总时延表示如下： 构建所述总时延最小化模型为： ρi+ρe+ρk＝10≤xn≤10≤xn,e≤1。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 燕山大学 基于无源中继协作的边缘计算资源动态卸载方法及装置

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