利索能及
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专利号: 2023110856262
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:

1.一种基于移动边缘计算的最小化任务调用成本卸载方法,其特征在于,所述方法包括:获取当前移动设备的传输参数、任务参数和能力参数,当前移动设备的相邻设备的传输参数,边缘服务器的传输参数和能力参数;所述传输参数包括传输速率和传输功率;所述任务参数包括待卸载任务的数据量,所述待卸载任务包括按照一定卸载比例划分的第一任务和第二任务;所述能力参数包括计算能力;

根据当前移动设备的传输参数、任务参数和能力参数,得到第一任务在本地计算的本地计算时间和本地计算能耗;

根据当前移动设备及其相邻设备的传输参数,以及边缘服务器的传输参数和能力参数,得到第二任务在边缘计算的边缘计算时间和边缘计算能耗;

根据第一任务的本地计算时间、本地计算能耗,以及第二任务的边缘计算时间和边缘计算能耗,得到待卸载任务的成本;

采用基于禁忌搜索算法改进的麻雀算法求解最小化的所有待卸载任务的成本和,得到每个待卸载任务在移动设备和边缘服务器上的最优数据量卸载比例,具体包括:步骤1:随机初始化麻雀种群,同时确定最大迭代次数,发现者数量,加入者数量,捕食者比例,安全阈值参数;所述麻雀种群的位置对应有数据量卸载比例向量,所述数据量卸载比例向量表示为(X1,..XI),li=Di*(1-Xi);i∈{1,2,…,I},I表示当前移动设备的任务集中的待卸载任务数量,Li表示待卸载任务i对应的第一任务数据量,Di表示待卸载任务i总的数据量,Xi表示待卸载任务i的数据量卸载比例;

步骤2:根据每个待卸载任务的成本计算麻雀种群的适应度,并将适应度进行排序,从而选择出当前最优值和最差值;

步骤3:根据选择出的当前最优值和最差值,更新发现者的位置、加入者的位置以及意识到危险的麻雀的位置;

步骤4:根据选择出的当前最优值进行判断,如果在最近的T代内适应度的相对变化率小于阈值ε,则采用禁忌搜索算法进行局部搜索,根据麻雀算法的最大步长确定出限制距离;将麻雀的位置根据限制距离映射到栅格矩阵中;根据限制距离确定出在栅格矩阵中的邻域搜索范围;在邻域搜索范围内获得最优的数据量卸载比例向量结果;

步骤5:判断是否达到最大迭代次数,若满足则退出,输出数据量卸载比例向量结果,否则,重复执行步骤2~步骤4。

2.根据权利要求1所述的一种基于移动边缘计算的最小化任务调用成本卸载方法,其特征在于,第一任务在本地计算的本地计算时间和本地计算能耗包括:

其中,表示移动设备在本地计算第一任务的本地计算时间,Cl表示移动设备计算1bit数据所需周期数;Li表示待卸载任务i对应的第一任务数据量;Fl表示移动设备的本地计算能力;/>表示移动设备在本地计算第一任务的本地计算能耗;kl表示移动设备的有效开关电容。

3.根据权利要求1所述的一种基于移动边缘计算的最小化任务调用成本卸载方法,其特征在于,第二任务在边缘计算的边缘计算时间和边缘计算能耗包括:

其中,表示边缘服务器在边缘卸载第二任务的边缘卸载时间,/>表示移动设备上传第二任务的时间,/>表示相邻设备Ae转发第二任务的时间,/>表示边缘服务器卸载第二任务的运行时间,Ei表示待卸载任务i对应的第二任务数据量;/>表示边缘服务器在边缘卸载第二任务的边缘卸载能耗,/>表示移动设备上传第二任务的能耗,/>表示相邻设备Ae转发第二任务的能耗,/>表示边缘服务器卸载第二任务的运行能耗。

4.根据权利要求3所述的一种基于移动边缘计算的最小化任务调用成本卸载方法,其特征在于,边缘计算时间和边缘计算能耗的各个时间和各个能耗具体包括:

其中,Di表示待卸载任务i总的数据量,Di=Ei+Li;rl表示移动设备的数据上传速率;rAe表示相邻设备的数据转发速率;Ce表示边缘服务器计算1bit数据所需周期数;Fe表示边缘服务器计算能力;pl表示移动设备把任务上传给相邻设备的传输功率;pAe表示相邻设备Ae把任务转发给边缘服务器的传输功率;ke表示边缘服务器的有效开关电容。

5.根据权利要求1所述的一种基于移动边缘计算的最小化任务调用成本卸载方法,其特征在于,待卸载任务的成本包括:

其中,Costi表示待卸载任务i的成本;表示待卸载任务i对时间的权重,/>表示待卸载任务i对能耗的权重,/>且/>max表示取最大值;/>表示移动设备在本地计算第一任务的本地计算时间,/>表示边缘服务器在边缘卸载第二任务的边缘卸载时间,/>表示移动设备在本地计算第一任务的本地计算能耗;/>表示边缘服务器在边缘卸载第二任务的边缘卸载能耗。

6.根据权利要求5所述的一种基于移动边缘计算的最小化任务调用成本卸载方法,其特征在于,待卸载任务i对时间的权重和对能耗的权重的计算方式包括根据当前移动设备的剩余能量确定出需求能耗等级,根据当前待卸载任务的任务类型,确定出需求时间等级;若需求能耗等级大于需求时间等级,则增加待卸载任务i对能耗的权重,降低待卸载任务i对时间的权重;若需求能耗等级小于需求时间等级,则降低待卸载任务i对能耗的权重,增加待卸载任务i对时间的权重;若需求能耗等级等于需求时间等级,则保持待卸载任务i对时间的权重和对能耗的权重不变。

7.根据权利要求6所述的一种基于移动边缘计算的最小化任务调用成本卸载方法,其特征在于,在对需求能耗等级和需求时间等级的大小进行判断之前还包括使用极差变换法对所述需求能耗等级和所述需求时间等级进行归一化处理。

8.根据权利要求7所述的一种基于移动边缘计算的最小化任务调用成本卸载方法,其特征在于,待卸载任务i对时间的权重和对能耗的权重的计算公式如下:

其中,表示待卸载任务i-1对时间的权重,/>表示待卸载任务i-1对能耗的权重,Δλ(i,i-1)表示待卸载任务i相对于待卸载任务i-1的权重变化量,Δλ表示单位权重增量,/>表示待卸载任务i的需求等级均值的归一化值,/>表示待卸载任务i的需求等级方差的归一化值,γ表示需求等级的调节因子。