1.小蜂窝集成移动边缘计算下分布式卸载方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、建立宏基站覆盖区域内全体用户终端总能耗优化模型,所建立的优化模型如下所示:目标函数:
约束条件:
其中am,n和xm,n是优化变量,am,n表示用户终端m到服务器n的传输时隙,xm,n表示用户终端m是否选择服务器n进行任务卸载;M和N分别表示宏基站覆盖区域内的用户终端集合和服务器集合;P表示用户终端的发射功率;Rm表示用户终端m的任务数据量,Pm表示用户终端m计算单位比特所消耗的能量,T表示系统上行传输时隙;|·|表示计算集合中元素个数运算符;rm,n表示用户终端m到服务器n的无线信道速率,展开表示为其中B表示系统频谱带宽,hm,n表示用户终端m到服务器n的无线信道增益,N0表示背景噪声功率;
步骤二、用服务器n分配给用户终端m的时隙变量ym,n,替换步骤一建立的优化模型中目标函数的传输能量消耗部分,并添加等式约束,得到替换模型;利用ADMM对替换模型进行松弛和分解,得到迭代框架,分别输出用户终端侧和小蜂窝侧的优化子模型;
所述替换模型为:
目标函数:
约束条件:
步骤三、针对步骤二输出的用户终端侧和小蜂窝侧子模型,分别利用KKT条件推导出最优闭式解;
步骤四、基于步骤三得到的闭式解,输出信令交互和优化迭代流程。
2.如权利要求1所述的小蜂窝集成移动边缘计算下分布式卸载方法,其特征在于,在步骤二中,所述利用ADMM对替换模型进行松弛,具体为将约束条件(2-F)中的xm,n∈{0,1}替换成0≤xm,n≤1。
3.如权利要求1所述的小蜂窝集成移动边缘计算下分布式卸载方法,其特征在于,在步骤二中,所述利用ADMM对替换模型进行分解,是指对替换模型进行松弛后,在得到的模型中以ym,n和am,n作为分解变量,只保留约束ym,n=am,n,得到如下增广拉格朗日函数:其中λm,n为对偶变量,ρ为惩罚因子。
4.如权利要求3所述的小蜂窝集成移动边缘计算下分布式卸载方法,其特征在于,在步骤二中,所述迭代框架根据分解后得到的增广拉格朗日函数对变量ym,n,am,n,λm,n进行迭代求解;假设第k次迭代值 迭代具体步骤如下:a) 的值由求解以下优化问题的最优解得到:目标函数:
约束条件:
b) 的值由求解以下优化问题的最优解得到:目标函数:
约束条件:
c) 的值由求解以下迭代公式得到:
5.如权利要求3所述的小蜂窝集成移动边缘计算下分布式卸载方法,其特征在于,在步骤二中,所述用户终端侧优化子模型,是指如下问题:对于每个用户终端m,有
目标函数:
约束条件:
am,n≤xm,nT
am,n≥0,xm,n∈{0,1}
其中am=[am,1,…,am,|N|];上述问题在每个用户终端独立求解。
6.如权利要求3所述的小蜂窝集成移动边缘计算下分布式卸载方法,其特征在于,在步骤二中,所述服务器侧优化子模型,是指如下问题:对于每个服务器n,有:
目标函数:
约束条件:
上述问题在每个服务器端独立求解。
7.如权利要求5所述的小蜂窝集成移动边缘计算下分布式卸载方法,其特征在于,在步骤三中,所述利用KKT条件推导出用户终端侧优化子模型的最优闭式解,包括如下步骤:对于每个用户终端m,有 其中Φ={xi|xi=[0,…,xi,0,…0],i=1,…|N|},xi定义如下:
8.如权利要求6所述的小蜂窝集成移动边缘计算下分布式卸载方法,其特征在于,在步骤三中,所述利用KKT条件推导出服务器侧优化子模型的最优闭式解,包括如下步骤:对于每个服务器n,yn=[y1,n,…,y|M|,n]由下式得到:其中 集合w如下式所示:
9.如权利要求4所述的小蜂窝集成移动边缘计算下分布式卸载方法,其特征在于,在步骤四中,所述信令交互和优化迭代流程,具体如下所示:(4.1)初始化参数ρ,Pm,T, ξ,hm,n;其中用户终端m由测量信道得到hm,n,n=
1,…,|N|;ρ,Pm,T为系统默认参数,在用户终端侧和服务器侧均为已知量, ξ由宏基站初始化;迭代次数k=0;
(4 .2)宏基站向所有用户终端和小蜂窝服务器广播ak ,yk ,λk,其中(4.3)每个用户终端m,计算am,将am上传给宏基站;其中am=[am,1,…,am,|N|];
k+1
(4.4)宏基站将收集的am,m=1,…,|M|抽取整合成a ,然后广播给所有小蜂窝服务器;
(4.5)每个服务器n,计算yn,将yn上传给宏基站,抽取整合成yk+1;其中yn=[y1,n,…,y|M|,n],n=1,…,|N|;
(4.6)宏基站利用迭代框架对λm,n进行更新,得到λk+1;
(4.7)如果||ak+1-yk+1||2≤ξ,迭代终止,宏基站将ak+1作为卸载方案向所有用户终端广播并执行;如果||ak+1-yk+1||2>ξ,则k=k+1,转至步骤(4.2)进行下一轮迭代。