利索能及
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专利号: 2020108561993
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种时间敏感网络中的多任务卸载方法,其特征在于,所述卸载方法包括以下步骤:

将所需卸载的任务按照其属性建立任务模型,所述属性至少包括任务的代码量,任务输入的数据量以及代码计算密度;

在任务模型中,按照卸载决策依据,求解出任务在各个决策下所耗费的总时间,以最小化所耗费的总时间为目标,构建出每个任务的最优决策函数;

按照博弈算法,在多任务的场景下,对每个任务的最优决策函数进行有限次的迭代计算,并计算出多任务达到纳什均衡的决策结果。

2.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络中的多任务卸载方法,其特征在于,所述将所需卸载的任务按照其属性建立任务模型包括将所需卸载的任务划分为三元组Taskn=(cn,dn,αn),以三元组的形式作为任务模型;其中,卸载任务n的数据大小为cn+dn,任务n需要的CPU周期数为cn×αn;cn表示任务n的代码量;dn表示任务n的输入数据量;αn表示任务n的代码计算密度。

3.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络中的多任务卸载方法,其特征在于,所述每个任务的最优决策函数包括:其中 ,Sn表示任务n的可能卸载决策 ,m表示空闲的 卸载节点总数;

表示任务n在本地计算的时间;Toff(S′n)表示任务n卸载

计算的总时间;S′n表示任务n的某个卸载决策;G-n表示除了任务n之外的其他节点已经做出的卸载决策的集合;N表示所有卸载任务的集合。

4.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络中的多任务卸载方法,其特征在于,所述任务n卸载计算的总时间包括任务n在时间敏感网络中交换机的排队时间以及空闲的边缘计算节点卸载任务n所花费的卸载计算时间。

5.根据权利要求4所述的一种时间敏感网络中的多任务卸载方法,其特征在于,所述任务在时间敏感网络中交换机的排队时间包括时间敏感网络中的交换机将任务数据流分为多个优先级,按照门控列表在开门时间以优先级的方式依次传输任务数据流;按照排队模型计算出排队时间,并将该排队时间作为传输时间,表示为:其中, 表示任务n到边缘计算节点m的传输时间; 表示交换机输出端口对优先级为p的数据包的平均服务率,μ表示排队系统在其传输时隙内对不同优先级的平均服务率;θ为某个或某些优先级流量包的传输时隙,Θ为整体循环时间;C表示交换机的平均发送速度;λi表示优先级为i的数据包的到达率;cn表示任务n的代码量;dn表示任务n的输入数据量。

6.根据权利要求4所述的一种时间敏感网络中的多任务卸载方法,其特征在于,所述空闲的边缘计算节点卸载任务n所花费的卸载计算时间包括使用时分复用的方式,以几个CPU指令循环轮流执行各个任务,以计算出在边缘计算节点上卸载任务所花费的时间,表示为:其中, 表示卸载任务n在边缘计算节点m上花费的时间;cn表示任务n的代码量;αn表示任务n的代码计算密度;fm表示空闲的边缘计算节点m的CPU频率;ak,m表示任务k是否卸载到边缘计算节点m的状态,ak,m=1表示任务k卸载到边缘计算节点m;ak,m=0表示任务k没有卸载到边缘计算节点m。

7.根据权利要求1所述的一种时间敏感网络中的多任务卸载方法,其特征在于,按照博弈算法计算出多任务下达到纳什均衡的决策结果的过程包括:需卸载任务的边缘计算节点即卸载节点按照顺序做出卸载决策,该卸载决策包括有效卸载约束条件和其他卸载节点的决策信息;

卸载节点接收所有空闲的边缘计算节点即空闲节点的决策信息;

边缘计算节点接收到上一个边缘计算节点发送的决策信息;

边缘计算节点计算其卸载决策集中的任务卸载时延;

边缘计算节点根据决策集中各个决策的任务卸载时延选择其中的最优决策作为本次决策;

边缘计算节点发送更新后的决策集到下一个边缘计算节点;

若当前卸载决策与上一轮迭代过程的卸载决策相同,则输出本次迭代过程的决策结果,该决策结果即为满足纳什均衡的决策结果。

8.一种时间敏感网络中的多任务卸载系统,其特征在于,所述卸载系统包括边缘计算节点、交换机以及网络配置服务器;所述边缘计算节点之间连接到同一交换机上,并采用时间敏感网络通信;所述网络配置服务器定时配置交换机并定时采集网络中的边缘计算节点信息,回应网络中的边缘计算节点的数据请求;边缘计算节点计算其任务在本地的处理时延,并发送卸载请求至网络配置服务器中,所述网络配置服务器对接收到卸载请求的这些边缘计算节点进行随机排序,并得出一个顺序表;将所述顺序表与所有空闲的边缘计算节点的信息发送给各个需卸载任务的边缘计算节点上;按照最优决策函数确定出每个任务的决策信息,并采用有限次的迭代计算,求得多任务达到纳什均衡的决策结果。

9.根据权利要求8所述的一种时间敏感网络中的多任务卸载系统,其特征在于,所述按照最优决策函数确定出每个任务的决策信息,并采用有限次的迭代计算,求得多任务达到纳什均衡的决策结果包括将所述顺序表与所有空闲的边缘计算节点的信息发送给各个需卸载任务的边缘计算节点上;按照顺序表,从第一个卸载节点开始,根据其他卸载节点的决策信息,计算任务卸载到决策集中所有可能的卸载目标的时延集合,节点中的决策程序模块根据最优决策函数计算出时延最短的决策结果,将所述决策结果发送给顺序表里的第二个卸载节点,依此类推;每个节点中决策程序的均衡判别模块根据节点已做出的决策信息判断所有卸载节点的决策集合是否达到纳什均衡;当所有节点决策达到纳什均衡,停止决策迭代,每个卸载节点通过其发送端口将任务数据包发送到决策目标的空闲节点,完成卸载计算。