[发明专利]一种移动边缘计算中用户移动场景下的协同任务调度方法

说明书

一种移动边缘计算中用户移动场景下的协同任务调度方法，属于移动边缘计算技术领域，用以解决现有移动边缘计算中的任务调度方法对于用户处于移动场景时不能有效减少任务的执行时间的问题。本发明的技术要点包括：提出任务紧迫度排序算法对任务进行排序，以让执行时间较为紧迫的任务得到优先执行；提出基于资源匹配的MEC服务器选择算法得到资源匹配度最高的MEC服务器；比较任务的执行时间，调度任务在执行时间最小的MEC服务器或本地移动设备上计算执行。在用户移动场景下，本发明方法在任务平均执行时间和任务超时率上拥有最优性能，在保证用户服务质量的同时优化了任务的平均执行时间。本发明适用于用户移动场景下移动设备与MEC服务器的协同任务调度。

技术领域

本发明涉及移动边缘计算技术领域，具体涉及一种移动边缘计算中用户移动场景下的协同任务调度方法。

背景技术

随着5G通信、物联网、大数据、人工智能等技术的高速发展，万物互联的智能时代正在加速到来，由此也引发了智能移动设备的爆发式增长，其上的应用也更加多元化、复杂化，对网络性能、延迟、计算能力的要求日益增高，同时也对无线移动通信网络服务在计算性能、服务延迟等方面提出了新的挑战。一方面，智能移动设备大多体积较小，计算、存储能力有限；另一方面，智能移动设备大多采用电池作为能源供应来源，难以持续处理新涌现的各种计算密集型的任务，资源受限的移动设备与新型任务计算密集、低延迟的特性之间的矛盾变得越发显著。为了应对上述问题，欧洲电信标准协会ETSI在2014年提出了移动边缘计算(Mobile Edge Computing，MEC)架构，并将其定义为：在靠近移动用户的无线接入网(Radio Access Network，RAN)内提供IT和云计算能力的新平台。移动边缘计算通过将云数据中心的计算、储存能力下沉至网络边缘，在网络边缘为用户提供IT服务环境和云计算能力，移动设备上的应用任务可通过合适的调度策略，卸载到MEC服务器中执行，从而降低移动设备的能源消耗、减少任务的处理时间，提升用户的体验质量。

但是，用户在不同基站之间的移动，不仅会改变移动设备与基站之间的距离，还可能跨越基站服务范围，改变移动设备被分配的带宽大小，进而影响移动设备卸载任务的传输时间以及能耗。此外，如何对移动设备与MEC服务器的协同任务调度以充分利用MEC系统资源也是一个值得考虑的问题。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出一种移动边缘计算中用户移动场景下的协同任务调度方法，用以解决现有移动边缘计算中的任务调度方法对于用户处于移动场景时不能有效减少任务的执行时间的问题。

一种移动边缘计算中用户移动场景下的协同任务调度方法，包括下述步骤：

步骤一、获取移动设备集合以及相应的移动轨迹、MEC服务器集合以及网络信息、所有移动设备的任务集合；

步骤二、利用任务紧迫度排序算法，获取移动设备任务队列集合；其中，紧迫度是指一个任务在执行时间不超出计算截止时间的前提下等待调度的最大时间；

步骤三、根据移动设备是否处于传输状态获取准备调度任务队列集合，即当移动设备没有处于传输状态时，其任务队列集合中的所有任务准备调度；

步骤四、对准备调度任务队列集合中的每个任务调用基于资源匹配的MEC服务器选择算法得到资源匹配度最高的MEC服务器；

步骤五、对准备调度任务队列集合中的每个任务，计算并比较任务在移动设备的接入MEC服务器、资源匹配度最高的MEC服务器和本地移动设备上的执行时间，调度任务在执行时间最小的MEC服务器或本地移动设备上计算执行。

进一步地，步骤一中使用四元组表示移动设备的一个任务，包括任务的输入数据大小、任务的计算结果的输出大小、处理任务需要的CPU周期数大小和任务的计算截止时间。

进一步地，步骤二的具体步骤为：

步骤二一、计算所有MEC服务器中最大的无线带宽和最大的CPU频率；