面向车辆边缘计算的任务合作卸载

随着物联网技术和人工智能技术的飞速发展，车辆边缘计算越来越引起人们的注意。车辆如何有效地利用车辆周边的各种通信、计算和缓存资源，结合边缘计算系统模型将计算任务迁移到离车辆更近的路边单元，已经成为目前车联网研究的热点。由于车辆应用设备有限的计算资源，车辆用户的任务计算需求无法满足，需要充分利用车辆周边的计算资源来计算任务。本文研究了车辆边缘计算中任务的合作卸载机制，以最小化车辆任务的计算时延。首先，设计了任务合作卸载的三层系统架构，考虑了车辆周边停泊车辆的计算资源以及路边单元的计算资源，组成云服务器层、停泊车辆合作集群层和路边单元合作集群层的三层架构。通过路边单元合作集群和停泊车辆合作集群的合作卸载，充分利用系统的空闲计算资源，进一步提高了系统的资源利用率。然后，基于k-聚类算法的思想提出了路边单元合作集群划分算法对路边单元进行合作集群的划分，并采用块连续上界最小化的分布式迭代优化方法设计了任务合作卸载算法,对终端车辆用户的任务进行卸载计算。最后，通过将本文算法和其他算法方案的进行实验对比，仿真结果表明，本文算法在系统时延和系统吞吐量方面具有更好的性能表现，可以降低23%的系统时延，并且能提升28%的系统吞吐量。     

面向5G需求的移动边缘计算

移动边缘计算有助于实现第五代移动通信(5G)新业务超低时延、高能效、超高可靠和超高连接密度的需求,是未来5G通信的关键技术.从细粒度任务卸载算法、高可靠任务卸载与预测算法以及服务器联合资源管理策略3个方面,介绍了现有移动边缘计算技术在面向5G业务需求的工作进展,分析了未来移动边缘计算面临的挑战,并给出了未来的研究方向和研究热点.     

基于DRL的MEC任务卸载与资源调度算法

为提高多接入边缘计算（MEC）任务卸载效率,提出了一个任务卸载和异构资源调度的联合优化模型.考虑异构的通信资源和计算资源,联合最小化用户的设备能耗、任务执行时延和付费,并利用深度强化学习（DRL）算法对该模型求最优的任务卸载算法.仿真结果表明,该优化算法比银行家算法的设备能耗、时延和付费的综合指标提升了27.6%.     

基于备用边缘节点的居民区用电任务卸载优化策略

为了实现有序用电,保证居民区配电系统安全性,将通信领域的任务卸载概念拓展并应用于居民区信息管理中,提出基于边缘计算的居民区用电信息管理系统和计算任务的优化卸载策略. 阐明边缘计算的相关定义,从移动边缘计算场景中拓展任务卸载的概念,并在居民区用电信息管理模型中增加备用边缘节点角色. 提出基于任务卸载的管理框架及流程,并对居民区用电设备产生的计算任务进行分析,通过建立计算模型和多用户博弈模型,求解纳什均衡,得到最优任务卸载决策. 用算例验证备用边缘节点的必要性以及所提策略相较于传统计算模式的优越性,为万物互联时代的居民区用电信息管理中的数据处理环节带来新的思路和方法.     

基于深度强化学习的边云协同串行任务卸载算法

在移动边缘计算任务卸载问题中,传统卸载算法仅考虑移动设备和边缘服务器计算资源,在资源利用、系统效能上存在一定的局限性。该文基于RainbowDQN算法,考虑了延迟、能耗成本和服务质量保证等因素,提出了一种边缘云协同串行任务卸载算法(ECWS-RDQN)。该算法通过对串行任务的权重分配,实现了网络边缘和云端协同的串行任务动态分配处理,为不同的用户设备应用提供近似最优的任务分配卸载策略。实验表明,ECWS-RDQN算法比传统方案有更好的系统效能,提升了应用的服务质量。     

异构网络中任务卸载与资源分配联合优化算法

在有限的网络边缘资源约束下,考虑到业务的多样性和网络接入的异构性对任务卸载和计算资源分配的影响,在本地和服务器共同处理任务的背景下,提出了一种异构网络场景下结合李雅普诺夫优化理论和搜索树算法对任务卸载和计算资源分配的联合优化方法,分析了卸载收益与延迟之间的折中关系,优化了任务卸载与计算资源分配。同时,为了对搜索树进行快速分支定界,设计了一种卸载优先级准则。最后,通过仿真实验验证了所提算法的有效性和合理性。     

无线MEC系统中队列状态感知的卸载和 传输联合优化

针对多用户-多移动边缘计算服务器系统的动态计算任务卸载问题,基于用户端和服务器端的任务队列模型,以系统的长期平均时延和长期平均功耗为优化目标,求解最优的卸载策略及相应的上行预编码.通过李雅普诺夫优化方法将长期平均问题转化成单阶段目标优化问题,考虑到卸载策略和预编码之间存在范数约束关系,通过连续近似和半正定松弛,可转化成典型的DC规划求预编码解问题.仿真结果表明,所提方案比传统方法具有更低的时延和功耗.     

Collaborative offloading of overloaded MEC servers in ultra-dense heterogeneous networks

Mobile Edge Computing (MEC) can perform computational task offloading with the help of edge servers, and is no longer limited by the power of mobile terminals (MTs). When the edge server is overloaded, it often chooses to queue, postpone or reject the MT’s offloading request. QoS (Quality of Service) of users will deteriorate greatly due to service disruption and extended waiting, but the existing research work does not consider how the MEC-BS can relieve load pressure at this time. In this paper, we study how to enhance the computing offloading service of the MEC-BS by offloading the task of the overloaded base station to the other MEC-BS in the same collaboration space. Combining the penalty function with the two-step quasi-newton method, an optimization algorithm is proposed to minimize the joint utility function including the total delay and energy consumption of the edge computing network. Empirical factors are used to adjust the optimization deviation according to the different needs of the optimization target for time delay or energy efficiency. Simulation results show that the proposed scheme is better than two other schemes in improving the system performance and convergence speed.     

移动边缘计算中的时延和能耗均衡优化算法

为了提升移动边缘计算（MEC）网络中的任务卸载效用,提出了一种基于任务卸载增益最大化的时延和能耗均衡优化算法.通过分析通信资源和计算资源对时延和能耗这2种性能指标的制约关系,将原问题分解为联合发射功率子信道分配子问题和MEC计算频率分配子问题.通过Karush-Kuhn-Tucker条件,导出了最优的MEC计算频率闭式解.此外,提出了一种基于二分法的发射功率分配算法和基于匈牙利二部图匹配的子信道分配算法.仿真结果表明,提出的算法相比传统算法可以显著提升用户的任务卸载效用.     

基于任务间依赖关系的小小区协作卸载策略

在密集部署的小小区网络中,考虑到小小区基站（SBS）的计算资源有限,提出了基于任务间串并依赖关系的协作卸载策略,以降低计算卸载任务的整体完成时延.首先,考虑将可以同时执行的并行任务卸载至不同的SBS,利用计算资源的分布式特点来降低整体时延,同时最大化单个SBS上的串行任务数量,以减小所需SBS的数目;然后,根据网络的负载均衡情况对2种场景进行讨论,联合考虑任务间的依赖关系、不同SBS的可用计算资源量和SBS与用户间的信道质量,分别引入最长路径理论和图着色算法以确定最佳任务卸载方案.仿真结果表明,与已有策略相比,所提策略可降低计算卸载任务的整体完成时延.     

面向时延敏感业务的服务功能链部署

服务卸载和雾/边缘计算为解决云网络的延迟提供了新的范例。然而,目前关于服务卸载的研究大多考虑将正在运行的计算服务从手机或云网络卸载到雾/边缘计算网络。但是,在卸载的过程中,它会消耗额外的资源并影响用户的体验。因此,该文在部署服务功能链(SFC)时,考虑通过有效的在线博弈决策,将每条服务功能链的部分虚拟网络功能(VNF)卸载并部署到雾/边缘网络中,从而满足用户的时延要求。该文提出了一种基于服务卸载和在线博弈的最小化时延的服务功能链部署算法(DSFCD-SOOG),将有效的在线博弈和服务卸载决策相结合,在云雾计算网络中部署服务功能链,以减少服务功能链的端到端时延。最后,该文验证了DSFCD-SOOG算法在服务功能链部署中的资源效率、时间效率和阻塞率方面的优越性。     

面向6G边缘网络的云边协同计算任务调度算法

提出了一种分布式的第6代移动通信系统（6G）云边协同计算架构,设计了基于近似雅可比交替方向乘子法的云边协同计算任务的调度算法.将云边协同计算任务的调度问题建模为综合考虑时延、能耗、带宽成本及服务质量损失等因素的系统开销最小化问题,并通过高效的分布式并行计算方式进行求解.仿真实验结果表明,该算法可在保障用户服务质量的同时降低网络运营成本的开销,收敛速度快,执行效率高.     

面向硬件感知的边缘计算卸载和资源分配

传统的边缘计算卸载研究并未涉及计算机硬件实现的细节,计算模型建模粗糙,优化方案精准度低。为此,提出了基于硬件实现的多用户多边缘服务器计算卸载和资源分配联合优化方案,充分考虑了计算过程硬件实现的细节,从计算机指令执行粒度出发,综合计算机输入/输出瓶颈和内存功能模块的能耗,重新建立联合优化模型,并在满足卸载任务时延要求的前提下最小化系统能耗。 此外,为解决动作空间高维的问题,采用了基于深度确定性策略梯度的混合在线二部匹配算法。仿真结果表明,计算过程中的内存能耗不可忽略,且所提出的优化算法能够有效学习最优策略,对降低系统能耗具有显著作用。     

面向可靠端边协同的时延保障模型

由于无线链路状态的高度时变性,终端任务的卸载存在失败的可能性,导致任务时延恶化,甚至任务失败.针对上述问题,提出了面向可靠端边协同的时延保障模型.首先,基于嵌入式马尔可夫理论分析了任务卸载时延的统计特征;然后,基于网络演算理论推导出设备端任务计算时延的概率分布;最后,提出面向时延与可靠性感知的性能评估模型.分析结果表明,与面向平均时延或平均速率最优的决策方案相比,所提方案能够提升具有特定时延需求的任务可靠性.     

一种招投标机制的多星自主协同任务规划方法

针对多星自主协同遥感背景下非预期任务的快速响应问题,考虑到星上计算资源有限、计算能力较弱等特点,为寻找一种满足星上自主任务规划能力需求的优化算法,提升遥感卫星星群在非预期情况下的快速响应能力,通过多星自主协同规划问题建模、算法设计和仿真分析等模型及算法研究,提出了一种基于招投标机制的自主任务规划方法.该方法首先针对多星自主协同任务规划问题,构建了星上自主任务规划的数学模型,进而在问题求解过程中将一次完整的任务规划合理分解为招标、投标和评标3个过程,并详细设计了求解流程及相应的约束检验规则,由此得到基于招投标机制的多星自主协同任务规划求解算法.该方法与常用智能优化方法相比,能够显著降低计算量,更加适应星上紧张的计算资源约束.通过仿真算例结果表明,针对典型的非预期任务,算法平均仿真运行时间约为1 s,能够在40 s内完成对非预期任务的响应,并且充分保证了原规划任务的完成率,基于此验证了该方法的有效性与正确性.     

改进多种群进化算法求解移动边缘计算中任务调度问题

移动边缘计算通过在靠近用户端的网络边缘部署服务器,为用户提供低时延的网络通信服务和类似云的计算服务。移动设备通过网络接入点将任务卸载到边缘服务器进行处理,能够有效地减少移动设备的能耗以及任务的完成时间。然而,用户在卸载任务时需要支付一定的通信成本。本文在构建包含多个用户和多个边缘计算节点的移动边缘计算环境的基础上,建立了最小化移动设备的任务完成时间、能耗以及通信成本的数学模型。为了解决上述问题,本文提出了一种改进多种群进化算法的任务调度优化算法。该调度算法通过优化卸载决策和资源分配决策来达到降低移动设备综合成本的目的。大量仿真实验说明,该任务调度算法与其他几种的任务调度算法相比,能够更有效地降低移动设备的综合成本。     

MEC计算卸载与资源分配联合智能优化方案

移动边缘计算(MEC)中的分布式基站部署、有限的服务器资源和动态变化的终端用户使得计算卸载方案的设计极具挑战。鉴于深度强化学习在处理动态复杂问题方面的优势,设计了最优的计算卸载和资源分配策略,目的是最小化系统能耗。首先考虑了云边端协同的网络框架;然后将联合计算卸载和资源分配问题定义为一个马尔可夫决策过程,提出一种基于多智能体深度确定性策略梯度的学习算法,以最小化系统能耗。仿真结果表明,该算法在降低系统能耗方面的表现明显优于深度确定性策略梯度算法和全部卸载策略。     

智慧医疗场景下考虑终端移动性的任务卸载策略

针对工作流任务、边缘服务器无线信号覆盖范围、智慧医疗场景以及终端移动路径,分别构建模型进行描述,根据移动终端的实时位置和移动速率构建基于移动路径的工作流任务执行时间及能耗模型. 根据边缘服务器的无线通信模型,引入任务执行延迟和任务迁移2种情况以保障服务的连续性和执行时间限制. 从全局角度综合考虑任务在云端、边缘服务器和本地的执行效益,设计工作流任务优先级划分算法和边缘服务器卸载优化算法,并使用遗传算法设计基于最佳移动路径的工作流任务卸载决策及调度算法,在可选路径中搜索满足用户响应时间约束,且移动端能耗最低的最佳路径和相应的任务卸载、调度方案. 仿真结果说明：该算法能够合理地分配计算资源,在用户响应时间约束下充分降低移动终端能耗,相较未考虑终端移动性的卸载算法,移动端能耗降低了19.8%.     

缓存辅助边缘计算的卸载决策与资源优化

提出一种缓存辅助边缘计算的卸载决策制定与资源优化方案,以进一步降低移动边缘计算（MEC）系统中终端设备的能量消耗.首先,建立该优化问题为最小化用户在任务执行时最坏情况下的能耗值,并将这一混合整数规划问题转化为非凸的二次约束二次规划（QCQP）模型,使用半定松弛及随机概率映射方法获得缓存辅助下的预选卸载集合;其次,分别采用拉格朗日对偶分解法和二分法求得性能约束下的最优传输功率及边缘计算资源分配,从而通过对比该集合中的设备能耗得到理想的卸载决策集合与资源分配方案.实验数值结果表明,所提方案能够有效降低用户能量消耗,提升边缘计算系统的服务性能.     

基于计算吞吐量最大化的能量采集边缘计算系统在线资源优化配置

在基于可再生能量收集技术的移动边缘计算(Mobile Edge Computing, MEC)系统中,可再生能量到达和计算卸载无线信道呈现较强的时空变化特性,因此该系统的无线及计算资源管理与用户任务计算之间存在着动态适配的挑战。针对此类问题,本文研究多时隙多用户的能量采集边缘计算系统,建立可再生能量随机到达和无线信道模型以及预测误差模型,以系统总计算吞吐量最大化为准则,通过逐时隙联合优化用户本地计算和计算卸载模块,提出了一种在线滑动窗设计方案, 需要通过调整滑动窗长度M来实现。该方案逐时隙求解凸优化问题,基于离线资源动态管控的最优结构,实时制定资源管理策略,具有较低的计算复杂度。仿真实验结果表明,提出的在线滑动窗设计方案在系统计算吞吐量性能方面优于已有的基准方案,并在对抗信道/能量状态信息预测误差方面有较好的鲁棒性能。