[发明专利]一种基于李雅普诺夫优化的资源分配方法及装置

权利要求书

1.一种基于李雅普诺夫优化的资源分配方法，其特征在于，应用于移动边缘计算MEC系统中的MEC服务器，所述方法包括：

获取与MEC服务器连接的移动设备当前时隙的状态信息，所述状态信息包括：移动设备的数量，待传输视频资源的比特率，移动设备所属类别，同一类别的移动设备所需的比特率，移动设备的延迟，以及总体验质量QoE，所述总QoE表示通过与MEC服务器连接的移动设备观看视频的各个用户的QoE之和，所述移动设备的延迟包括：为移动设备进行视频转码时的转码延迟以及对移动设备进行数据传输时的网络传输延迟；

基于所获取的所述状态信息及当前时隙的运行能耗，构建加权和函数模型，所述加权和函数模型用于表示所述移动设备的体验质量QoE与所述MEC服务器的运行能耗之间的分配关系，所述运行能耗包括：视频转码能耗，缓存能耗，以及传输能耗；

利用预设李雅普诺夫函数模型，对所述加权和函数模型进行简化处理，得到第一目标优化函数模型，所述第一目标优化函数模型用于表示所述移动设备的QoE与所述MEC服务器的运行能耗之间的分配关系；

利用预设拉格朗日乘子法，对所述第一目标优化函数模型进行最优解计算，得到资源分配策略，所述资源分配策略用于对所述MEC系统中的各移动设备进行资源分配，所述资源至少包括：视频转码质量等级，视频比特率分配资源，视频传输带宽分配资源；

基于所述资源分配策略，为所述MEC系统中的各移动设备分配资源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加权和函数模型表示为：

其中，N代表一个MEC系统的移动设备的数量，N^t代表时隙t处用户使用移动设备观看视频的数量，t代表时隙，i代表用户序号，也代表移动设备的序号，t∈{0,1，...，T}，T是正整数，P(t)表示在当前时隙t中的运行能耗，P(t)＝P_c(t)+P_b(t)+P_t(t)，P_c(t)代表在当前时隙t的缓存能耗，P_b(t)代表在当前时隙t的传输能耗，P_t(t)代表在当前时隙t的视频转码能耗，q(i,t)代表移动设备i在时隙t处待传输视频资源的比特率，τ代表一个时隙长度，R(i,t)代表当前时隙t从移动设备i得到视频进行转码的比特率的索引集合，V^t代表当前时隙t开始处的移动设备的集合，P_c(i,t)为在当前时隙t由用户使用移动设备i引起的缓存能耗，P_t(i,t)为在当前时隙t由用户使用移动设备i引起的视频转码能耗，P_b(i,t)是由用户使用移动设备i在当前时隙t观看视频引起的视频传输能耗，α_i(t)是分配给第i个移动设备的带宽资源，α(t)＝{α₁(t),α₂(t),...,α_N(t)}，α(t)代表带宽分配向量集合，B_v(i,t)代表分配给移动设备i在当前时隙t的视频比特率，H^t是在当前时隙t开始时设置的上传视频用户使用的移动设备的集合，B_s(m)代表返回第m个目标比特率的函数，m∈{1,2,...M}，M代表云代码转换服务提供的不同比特率视频的数量，F^t(i)为返回在当前时隙t处，移动设备i上的用户观看的频道上视频上传用户的索引，代表有理正实数集，w代表MEC系统的带宽，G(i)代表移动设备i所属类别，G＝{G₁,G₂,…,G_K}，K代表移动设备类别的数量，k代表移动设备类型序号，E(G(i))代表移动设备i所需的比特率，E(k)为第k类移动设备所需的比特率，D(i,t)代表移动设备i在当前时隙t的延迟，β代表可调参数，Q(t)代表在时隙t用户使用移动设备观看视频的总体验质量QoE，Q(i,t)＝Ψ(G(i),B_v(i,t))，Ψ(G(i),B_v(i,t))是B_v(i,t)的非递减凹函数，D(i,t)＝D_s(i,t)+D_n(i,t)，D(i,t)代表当前时隙t移动设备i的延迟，D_s(i,t)代表移动设备i在当前时隙t的转码延迟，D_n(i,t)代表在当前时隙t移动设备i的网络传输延迟，是转码前输入版本比特率为q(F^t(i),t)且转码后目标版本比特率B_v(i,t)的平均视频转码延迟，ε表示预设的服务延迟阈值，代表移动设备i在一个时隙长度τ内待传输视频资源的缓存能耗，代表移动设备i在一个时隙长度τ内，分配的视频比特率为B_v(i,t)，分配的带宽资源为α_i(t)时的平均传输能耗，代表在待传输视频资源的比特率为q(i,t)，返回第m个目标比特率的函数为B_s(m)时，用户使用移动设备i在一个时隙长度τ内引起的视频平均转码能耗。