[发明专利]基于公平时间的非正交多址接入边缘计算时间和能耗优化

说明书

一种基于公平时间的非正交多址接入的边缘计算时间和能耗优化方法，包括以下步骤：1)在集成边缘计算服务器的蜂窝网络基站的覆盖范围下有1个智能终端，优化问题描述为一个多变量优化问题；2)将问题(SCM)进行转化，采用公平时间的方法将问题(SCM)转换为问题(SCM‑E),然后用SCM‑E‑LS算法对问题(SCM‑E)进行求解；3)SCM问题解决思路；4)对于求解SCM‑E问题采用SCM‑E‑LS算法。本发明提高了系统传输效率，节省了带宽资源和智能终端设备的资源总成本，获得更优质的无线网络体验质量。

技术领域

本发明属于通信领域，涉及一种基于公平时间的非正交多址接入的边缘计算时间和能耗优化方法。

背景技术

随着物联网服务的快速发展，为移动应用带来了大量的资源需求 (例如，实时互动在线游戏和增强/虚拟现实)。然而，由于传统的物联网设备的计算资源有限，导致在执行计算密集型的任务时，降低了体验质量(例如，长时间延迟)。同时传统的物联网设备对能耗比较敏感，所以在计算任务越来越繁重的时候，能耗问题成为一个重大的挑战。移动边缘计算(Mobile edge Computing,MEC)能将密集的计算任务从智能设备迁移到具有足够计算资源的附近边缘服务器，但使用边缘服务器也会产生相应的成本。

发明内容

为了克服现有移动边缘计算方式的上行传输时间过大的不足，本发明提供一种计算任务所需的总延时和智能设备能量消耗的基于公平时间的非正交多址接入的边缘计算时间和智能设备能耗优化方法，本发明主要考虑的是利用非正交多址接入技术来传输数据，研究了一种基于公平时间的非正交多址接入的边缘计算时间和能耗优化方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于公平时间的非正交多址接入的边缘计算时间和能耗优化方法，包括以下步骤：

1)在一组集成边缘计算服务器的基站的覆盖范围下有一个智能设备，一个智能设备有一组计算任务需要执行，其中智能设备需要处理的数据总量用s^tot表示，计算任务用集合表示；每个计算任务用一个基站传输，基站总数、边缘服务器总数均为I个，其中第i个边缘服务器的计算速度为μ_i；为减小任务执行时间，智能设备将计算任务量分为两个部分，即s_i与其中，s_i表示分流到边缘服务器i上的任务量，用表示智能设备在本地执行的的计算任务量；为提高传输被分流计算任务时的传输效率，智能设备使用正交多址接入技术将被分流计算任务量同时发送到各个相应的边缘服务器，发送时间用变量t表示；

目标是：在满足智能设备计算延时和能耗要求的前提下，通过联合优化智能设备的任务传输时间与本地或服务器计算延时(系统计算总延时)以及分流到边缘服务器i上的任务量，智能设备的任务传输时间为变量t，分流到边缘服务器i上的任务量为变量{s_i}，实现优化系统计算总时间和智能设备能耗。对应的联合优化问题被表述为以下数学优化问题：

(SCM):minωd^ove+e^ove

约束条件:0≤t≤d^ove≤T^max

待优化的变量：t,{s_i},d^ove

下面将问题中的各个参数做一个说明，如下：

t：NOMA传输时间，单位是秒；

d^ove：智能设备完成所有计算任务量s^tot所需要的总延迟，单位是秒；