[发明专利]一种面向边缘网络的可分割任务卸载调度方法

权利要求书

1.一种面向边缘网络的可分割任务卸载调度方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、构建边缘网络模型；

边缘网络层共有三层，分别是云层、边缘层和终端层，云层由云服务器组成，边缘层由边缘服务器组成，终端层由多样化的终端设备组成，构建网络图G(V，E)来表示上述边缘网络，分别有终端节点、边缘节点、云节点；

步骤二、构建能量消耗模型，终端节点、边缘节点、云节点在发送任务、接收任务、执行任务过程均需要消耗相应的能量；

步骤三、构建时间消耗模型，边缘节点和云节点执行任务的过程需要消耗一定的时间；

步骤四、构建效用值模型，边缘节点和云节点成功执行由终端节点发送的任务后会获得一定的效用值；

步骤五、为了更好表征网络动态性，通过时序扩展图G(V^T，E^T)来表示G(V，E)；

V^T，E^T分别表示时序扩展图中的顶点集合和边集合，通过离散化的方式将时间周期T离散为m个相等的时间槽，每个时刻用t_k来表示，其中k＝0，…m，时刻t_k-1到t_k之间的时段为时间槽τ_k，每个时间槽τ内，节点的处理能力、通信功率和链路质量都是固定常量；

(1)每个在集合V中的顶点v_i在集合V^T中都有m+1个复制节点v_i(t_k)，k＝0，…m，分别表示不同时刻t_k的状态，使用c_node表示；

(2)节点v_i(t_k)到它的下一个节点v_i(t_k+1)有一条边，称为s1_edge，表示交付任务的成本，s2_edge是边缘节点特有的边，表示中继的作用，即可由终端节点经该边缘节点卸载任务到其它边缘节点或云节点；

(3)构建v_i(t_k)到它的下一个节点v_i(t_k+1)的边，称为c_edge，表示该节点在时间槽间的状态转移；

(4)构建一个虚拟节点v_v，是所有任务卸载的终点，连接到虚拟节点的边的权重为零；

步骤六、构建基于时序扩展图的单路径模型；

步骤七、构建基于时序扩展图下的效用最大化模型；

步骤八、利用网络流的概念，将与吞吐量相关的路径视为网络流，将步骤七中的效用最大化模型转换为线性规划的最大流问题并进一步转换为其对应的对偶问题；

其中转换为其对应的对偶问题，具体为：

E^T中的每条边e定义一个长度函数其中c(e)是边e的容量，辅助变量其中是一个预先设定常量值，每个终端节点v_i(t₀)∈V_m设置一个非负吞吐量f_i，V_m表示终端节点集合，每个终端节点卸载的任务q_i，i∈K，K表示任务的数量，路径集合P_i中的每条路径p的长度确保不会小于f_i；则相应的对偶问题为：

约束条件为：

步骤九、基于时序扩展图获取每个终端节点的卸载路径，步骤如下：

(1)通过迪杰斯特拉算法寻找任务集合F中每个源终端节点的最短路径；

(2)给当前这条最短路径分配能量以寻找可用的吞吐量，并在约束条件下，获得一个最大吞吐量；

(3)更新包含在最短路径中每条边的容量和长度以及每个节点的剩余能量，同时，被最短路径中边干扰的边也将被更新；

(4)以上三步交替迭代进行，直到所有的源终端节点达到设定需求值或长度目标函数达到设定值，对得出的吞吐量做相应比例缩放。