[发明专利]一种移动边缘计算成本效益优化方法、系统及应用

说明书

本发明属于通信技术领域，公开了一种移动边缘计算成本效益优化方法、系统及应用，所述移动边缘计算成本效益优化方法包括：初始化用户个数和集合；根据本地执行的可行性以及用户任务的最大可容忍时延进行卸载决策分配优化；进行MEC接入控制和用户分簇优化；分别进行本地计算资源分配优化、MEC服务器功率控制优化以及云中心功率控制优化。本发明通过协同优化卸载决策、接入控制和用户分簇、本地计算资源分配和功率控制，在保证用户任务处理时延的QoS需求的条件下，减小系统总成；将非正交多址引入移动边缘计算系统中，允许多个用户使用相同的信道同时卸载他们自己的任务，提高计算卸载的性能和系统容纳的用户数，进一步提高系统的频谱效率。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种移动边缘计算成本效益优化方法、系统及应用。

背景技术

目前，移动边缘计算(MEC)被认为是通过将计算任务卸载到服务器上来降低用户成本的有效可行的技术。非正交多址(NOMA)允许多个用户共享相同的资源，例如频道和时隙，并且可以有效地提高频谱效率。

目前，用户聚类和资源分配优化是基于NOMA的MEC系统的重要因素，用户能耗最小化是优化的最一般目标。大量的文献仅考虑了用户分簇、资源分配和功率控制问题，而没有考虑任务卸载决策的优化，这在大多数物联网场景中是不合理的。此外，也没有考虑当物联网设备的数量太大时，本地和MEC服务器负担不起的情况。因此，在基于NOMA的MEC系统中加入云中心是必要的。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有文献没有考虑到任务卸载决策的优化，以及也没有考虑到当物联网设备的数量太大时，本地和MEC服务器负担不起的情况。

解决以上问题及缺陷的难度为：以上涉及到优化途径的问题往往都是非凸的，因而难以求解。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明考虑了MEC服务器和云中心混合的场景，有利于保证用户任务成功处理，并且减小系统总成本。本发明所提出的启发式优化算法复杂度低，有利于应用于实际系统中。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种移动边缘计算成本效益优化方法、系统及应用，尤其涉及一种基于非正交多址NOMA的移动边缘计算成本效益优化方法、系统及应用。

本发明是这样实现的，一种移动边缘计算成本效益优化方法，所述移动边缘计算成本效益优化方法包括：

用户个数为N，AP个数M，每个AP所能容纳的最大用户数K，本地可行个数和集合分别为N₀和本地不可行个数和集合分别为N₁和用户任务输入数据量D_n，用户任务处理密度λ_n，用户本地处理能力用户任务的最大可容忍时延用户信道增益g_n,m等参数。

根据本地执行的可行性以及用户任务的最大可容忍时延来进行卸载决策分配优化；判断本地执行是否可行，如果可行，则将用户暂时放入本地可行集合否则，则将用户暂时放入本地不可行集合

如果N₁＜MK，即本地不可行用户的数量小于MEC服务器能够承受的容量，则中的所有用户卸载到MEC服务器，并将MK-N₁个用户从本地可行集移到MEC服务器；否则，一些用户必须卸载到云中心处理，本发明挑选MK个用户卸载到MEC处理，剩余的用户将被卸载到云中心。

进行MEC接入控制、用户分簇和功率控制优化：计算所定义的新参数并找到最大值，将此时对应的用户卸载到对应的MEC服务器，即完成分配。依次进行迭代，直到所有用户被分配完。完成后进行功率分配，针对每个MEC中的终端用户K，采用处理时延满足最大时延的用户功率；在确定用户K的功率后，用户K-1的功率根据速率也可求出；以此类推，直到求出第一个用户的功率，即可得到用户功率分配。