[发明专利]一种协同环境下基于时间感知的移动终端任务迁移方法

说明书

本发明提供了一种协同环境下基于时间感知的移动终端任务迁移方法，包括：步骤1、获取“边缘‑云”协同环境下的计算任务信息，以及边缘服务器的部署情况；步骤2、评估每一迁移策略下的计算任务的平均迁移延迟；步骤3、评估每一个边缘服务器的能耗水平；步骤4、通过标准化和归一化方法，评估每一迁移策略的效用值，选取最优的迁移策略。本发明根据“边缘‑云”资源信息，基于时间感知，实时给出一种迁移策略，既确保任务的平均迁移延迟，又最优化边缘服务器的能量消耗，能够实现减少计算迁移时间，提高服务性能。

技术领域

本发明涉及移动网边缘计算任务规划领域，尤其涉及一种协同环境下基于时间感知的移动终端任务迁移方法。

背景技术

近年来，信息技术的进步以及新一代“边缘-云”协同环境的成熟使得移动应用得到了快速发展。然而，移动设备有限的计算能力和缓存大小一定程度上阻碍了发展的速度。并且，越来越多的应用要求更低的时延，时间感知的任务迁移方法也愈加重要。因为这些移动应用依赖大量的计算资源来满足用户对服务质量的需求。为了减轻移动设备的资源限制，提高生成的移动应用程序的性能，成熟的云计算(Cloud Computing)被当作是有效的解决方案，在这种方案中，移动应用程序可以卸载到中心化的云数据中心，云管理器为执行移动应用程序提供弹性和按需资源。这将降低移动应用程序的执行时间和移动设备的损耗，这也满足了时间感知的要求。然而，由于云部署在远离移动设备的地方，将移动应用卸载到远程云占用了核心网络的大量带宽，造成了很大程度的网络拥塞。此外，移动设备通过广域网(Wide Area Network,WAN)连接到云端，卸载移动应用程序的带宽较低，这将导致网络资源传输较慢。因此，在将移动应用程序卸载到云端的过程中，会消耗大量的时间，造成巨大的卸载延迟，尤其是对于数据密集型计算任务。这对时间感知型的任务与用户是一种极大的挑战。

与云计算不同的是，边缘计算(Edge Computing)在无线接入网的边缘推送具有适度资源、基站和接入点的边缘服务器(Edge Server)，为覆盖范围内的移动设备提供资源托管服务。边缘服务器通过局域网(Local Area Network,LAN)连接到移动设备，局域网具有高带宽和低延迟的特点。因此，与云端相比，将移动应用卸载到边缘服务器的过程中所花费的时间更少，满足了用户对移动应用即时响应的需求，并且减轻了核心网络的压力。因此，边缘计算减少了卸载延迟，使网络更高效，从而提供了一种节省时间的计算范式。此外，边缘计算还支持混合计算卸载方案，即移动设备可以按需将移动应用程序卸载到边缘服务器或远程云上。

当前的许多研究致力于边缘场景下的卸载策略，优化移动应用的服务性能，提高用户体验。“Wang F,Xu J,Wang X,et al.Joint offloading and computingoptimization in wireless powered mobile-edge computing systems[J].IEEETransactions on Wireless Communications,2017,17(3):1784-1797.”提出了一种改进边缘连接性能的框架，以及一种优化资源卸载方案，该方案旨在使访问节点的总体能耗最小化。“Yu S,Langar R,Fu X,et al.Computation offloading with data cachingenhancement for mobile edge computing[J].IEEE Transactions on VehicularTechnology,2018,67(11):11098-11112.”提出了一种基于缓存改进的卸载模型，通过在资源共享场景中移动终端节点联合卸载策略来最小化的整体执行延迟。但是，在面对时间严格敏感的任务时，这些方案可能会造成时间限制无法满足的问题。同时，目前就“边缘-云”协同环境下边缘服务器相关研究而言，尚未兼顾考虑边缘服务器的能耗问题与时延问题。

发明内容

发明目的：本发明针对“边缘-云”协同环境中时间敏感的任务，提供一种基于时间感知的任务迁移方法，以减少计算任务的传输延迟，满足用户对移动应用即时响应的需求。同时尽可能降低边缘服务器能耗。