一种边缘计算网络的端计算方法及相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种边缘计算网络的端计算方法及相关装置，本发明专利技术在基站覆盖范围缩小、对应边缘服务器计算能力变弱、存在剩余计算任务的情况下，采用成簇优化模型，获取处理计算任务的优选簇，将剩余计算任务卸载到各簇点进行处理，有效解决了基站无法完成节点计算请求的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种边缘计算网络的端计算方法及相关装置


[0001]本专利技术涉及一种边缘计算网络的端计算方法及相关装置，属于通信


技术介绍

[0002]边缘计算(MEC)是通过在靠近用户终端(后续简称“节点”)的基站或接入点部署边缘服务器，为用户提供计算和网络等资源，以完成用户的各种业务请求。用户通过基站传输，将计算任务卸载到边缘服务器，实现边缘计算。随着物联网(Internet of Things，IoT)的兴起，万物互联推动了边缘计算技术的早期发展，边缘计算具有更低的时延和能耗，5G技术更是使得边缘计算在全球获得了前所未有的关注。
[0003]当遭受战争或者自然灾害等特殊情况时，边缘计算网络中的基站会有部分功能损坏的风险(即非正常运行风险)，往往导致基站覆盖范围缩小、对应边缘服务器计算能力变弱，此时基站无法完成节点的计算请求。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种边缘计算网络的端计算方法及相关装置，解决了
技术介绍
中披露的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种边缘计算网络的端计算方法，包括：
[0007]若当前时刻基站非正常运行，根据当前覆盖范围内节点的信息，选择当前覆盖范围内的一节点作为簇首；其中，非正常运行的基站覆盖范围变小，对应边缘服务器计算能力变弱，存在剩余计算任务；
[0008]将预设的成簇方案发送给簇首，并接收簇首反馈的簇；其中，簇首根据预设的成簇方案获得候选簇，根据预设的成簇优化模型，从候选簇中获取优选的簇；
[0009]根据簇首反馈的簇，对剩余计算任务进行分配，通过簇首将分配获得的子计算任务卸载给相应的簇点，并通过簇首接收簇点处理子计算任务的结果。
[0010]根据当前覆盖范围内节点的信息，选择当前覆盖范围内的一节点作为簇首，包括：
[0011]若当前覆盖范围内存在固定节点，选择固定节点作为簇首；
[0012]若当前覆盖范围内不存在固定节点，根据节点的信息，计算节点的第一权值，将第一权值最大的节点作为簇首。
[0013]当前覆盖范围内节点的信息包括节点的剩余计算力、节点的位置、节点的运动速度和所有邻居节点剩余计算力之和；其中，邻居节点从基站正常覆盖范围内的节点中筛选。
[0014]节点第一权值计算的公式为：
[0015]Weight1
i
＝λ1S
i
+λ2f
i
+λ3l
i
[0016]式中，Weight1
i
为第i个节点的第一权值，f
i
为第i个节点的剩余计算力，l
i
为根据第i个节点的当前位置和运动速度计算的第i个节点下一时刻与基站的距离，S
i
为第i个节点的稳定性指标，λ1+λ2+λ3＝1，λ1、λ2、λ3分别为S
i
、f
i
、l
i
的权值，
K为第i个节点的邻居节点数量，d
i
→
k
为当前时刻第i个节点与第k个邻居节点的距离，d
′
i
→
k
为下一时刻第i个节点与第k个邻居节点的距离，S
i
→
k
为第i个节点相对于第k个邻居节点的移动性指标，邻居节点从基站正常覆盖范围内的节点中筛选。
[0017]成簇方案包括：
[0018]方案一：以簇首为中心，在一跳范围内选择簇点，构建簇；其中，一跳范围为能与簇首直接通信的范围；其中，簇点从基站正常覆盖范围内的节点中筛选；
[0019]方案二：以簇首为中心，在二跳范围内选择簇点，构建簇；其中，二跳范围为能通过一节点与簇首通信的范围。
[0020]簇点选择过程包括：
[0021]若采用方案一，根据节点的信息，计算一跳范围内节点的第二权值，将第二权值大于阈值的节点作为簇点；
[0022]若采用方案二，根据节点的信息，计算二跳范围内节点的第二权值，将第二权值大于阈值的节点作为簇点。
[0023]第二权值的计算公式为：
[0024]Weight2
j
＝ω1S
j
+ω2f
j
[0025]式中，Weight1
j
为第j个节点的第二权值，f
j
为第j个节点的剩余计算力，S
j
为第j个节点的稳定性指标，ω1+ω2＝1，ω1、ω2分别为S
j
、f
j
的权值，N为第j个节点的邻居节点数量，d
j
→
n
为当前时刻第j个节点与第n个邻居节点的距离，d
′
j
→
n
为下一时刻第j个节点与第n个邻居节点的距离，S
j
→
n
为第j个节点相对于第n个邻居节点的移动性指标，邻居节点从基站正常覆盖范围内的节点中筛选。
[0026]成簇优化模型包括：
[0027]目标函数：
[0028][0029]式中，η为系统的性能指标，系统为基站和簇中节点构成的系统，F为参与处理计算任务的所有节点的总剩余计算力，κ3+κ4＝1，κ3、κ4分别为F和κ1T+κ2E的权重，T为处理和传输计算任务的总时延，E为处理和传输计算任务的总能耗，κ1+κ2＝1，κ1、κ2分别为T和E的权重，b
m
为系统中第m个节点信道带宽，p
m
为系统中上游节点到第m个节点的发射功率；
[0030]约束条件为：
[0031]T≤T
max
[0032]0≤p
m
≤p
max
[0033][0034]0≤b
m
≤b
max
[0035]0≤f
m
≤f
max
[0036]式中，T
max
为T的上限，p
max
为p
m
的上限，b
max
为b
m
的上限，M为系统中节点的总数，B
max
为系统利用信道带宽的上限，f
m
为第m个节点剩余计算力，f
max
为f
m
的上限。
[0037]一种边缘计算网络的端计算装置，包括：
[0038]簇首选择模块，若当前时刻基站非正常运行，根据当前覆盖范围内节点的信息，选择当前覆盖范围内的一节点作为簇首；其中，非正常运行的基站覆盖范围变小，对应边缘服务器计算能力变弱，存在剩余计算任务；
[0039]簇获取模块，将预设的成簇方案发送给簇首，并接收簇首反馈的簇；其中，簇首根据预设的成簇方案获得候选簇，根据预设的成簇优化模型，从候选簇中获取优选的簇；
[0040]任务处理模块，根据簇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边缘计算网络的端计算方法，其特征在于，包括：若当前时刻基站非正常运行，根据当前覆盖范围内节点的信息，选择当前覆盖范围内的一节点作为簇首；其中，非正常运行的基站覆盖范围变小，对应边缘服务器计算能力变弱，存在剩余计算任务；将预设的成簇方案发送给簇首，并接收簇首反馈的簇；其中，簇首根据预设的成簇方案获得候选簇，根据预设的成簇优化模型，从候选簇中获取优选的簇；根据簇首反馈的簇，对剩余计算任务进行分配，通过簇首将分配获得的子计算任务卸载给相应的簇点，并通过簇首接收簇点处理子计算任务的结果。2.根据权利要求1所述的边缘计算网络的端计算方法，其特征在于，根据当前覆盖范围内节点的信息，选择当前覆盖范围内的一节点作为簇首，包括：若当前覆盖范围内存在固定节点，选择固定节点作为簇首；若当前覆盖范围内不存在固定节点，根据节点的信息，计算节点的第一权值，将第一权值最大的节点作为簇首。3.根据权利要求1或2所述的边缘计算网络的端计算方法，其特征在于，当前覆盖范围内节点的信息包括节点的剩余计算力、节点的位置、节点的运动速度和所有邻居节点剩余计算力之和；其中，邻居节点从基站正常覆盖范围内的节点中筛选。4.根据权利要求2所述的边缘计算网络的端计算方法，其特征在于，节点第一权值计算的公式为：Weight1
i
＝λ1S
i
+λ2f
i
+λ3l
i
式中，Weight1
i
为第i个节点的第一权值，f
i
为第i个节点的剩余计算力，l
i
为根据第i个节点的当前位置和运动速度计算的第i个节点下一时刻与基站的距离，S
i
为第i个节点的稳定性指标，λ1+λ2+λ3＝1，λ1、λ2、λ3分别为S
i
、f
i
、l
i
的权值，K为第i个节点的邻居节点数量，d
i
→
k
为当前时刻第i个节点与第k个邻居节点的距离，d
i
′
→
k
为下一时刻第i个节点与第k个邻居节点的距离，S
i
→
k
为第i个节点相对于第k个邻居节点的移动性指标，邻居节点从基站正常覆盖范围内的节点中筛选。5.根据权利要求1所述的边缘计算网络的端计算方法，其特征在于，成簇方案包括：方案一：以簇首为中心，在一跳范围内选择簇点，构建簇；其中，一跳范围为能与簇首直接通信的范围；其中，簇点从基站正常覆盖范围内的节点中筛选；方案二：以簇首为中心，在二跳范围内选择簇点，构建簇；其中，二跳范围为能通过一节点与簇首通信的范围。6.根据权利要求5所述的边缘计算网络的端计算方法，其特征在于，簇点选择过程包括：若采用方案一，根据节点的信息，计算一跳范围内节点的第二权值，将第二权值大于阈值的节点作为簇点；若采用方案二，根据节点的信息，计算二跳范围内节点的第二权值，将第二权值大于阈
值的节点作为簇点。7.根据权利要求6所述的边缘计算网络的端计算方法，其特征在于，第二权值的计算公式为：Wei...

【专利技术属性】
技术研发人员：章立群，阳柳，邵旺，吴海龙，刘耀阳，林晓勇，王明伟，孙晓玲，史宏逵，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：