有限资源下的移动边缘计算系统卸载决策研究

来源 :上海大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ggg321
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着物联网(Internet of Things,IoT)技术的迅猛发展,越来越多的移动设备需要运行计算密集型任务并接入互联网。然而,由于移动设备通常仅具有有限的电池工作寿命和计算资源,从而导致其无法胜任计算密集型任务的处理工作。如何解决设备终端资源受限与日益复杂的应用服务之间的矛盾已成为通信和互联网领域亟需面临的挑战。受到云计算、雾计算等服务计算框架的启发,一种新型的计算范式——移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)应运而生。移动边缘计算采用“在临近用户的网络边缘部署服务资源”的思路,具有低能耗、低延迟、规避核心网拥塞等优点。本文面向多用户-单边缘服务器场景、边云协作的多用户多边缘服务器场景,以能耗、延迟、效用收益等为目标,开展卸载数据、功率控制、资源分配、任务划分卸载决策等研究。取得的主要创新研究成果如下:1.针对移动设备忽视信道与边缘云计算资源而导致卸载性能低下乃至任务失败问题,提出了一种有限资源下的能源高效型计算卸载决策方法。首先,采用动态电压缩放和依据移动设备的延迟容忍构建了最佳卸载数据量和本地设备最优计算频率的模型;其次,通过信道资源分配建立了最佳卸载数据量和移动设备发射功率的模型,以及信道资源与最佳卸载数据量的模型;最后,将多变量卸载决策优化问题转换为单变量优化问题,并基于内罚函数法进行求解,提高了卸载策略的实际可行性以及资源配置的效率。仿真对比分析结果表明,提出的方法具有良好的扩展性,并在节约能耗方面具有明显的优势。2.针对现有定价策略平均分配边缘云计算资源而忽略用户需求差异问题,提出了一种边缘云卸载决策和Stackelberg博弈定价有机融合的一种新方法。首先,采用Stackelberg博弈理论建立了用户最佳卸载数据量和购买最佳计算资源块数量的模型,将用户的多变量卸载决策问题转换为单变量优化问题,使用户的卸载决策问题得到简化,并证明了纳什均衡的存在性;其次,运用KKT条件实现了用户购买最优计算资源块的卸载决策,建立了边缘云定价和购买最优计算资源块的决策模型,确立了边缘云定价的上下界;最后,基于动态规划的边缘云定价卸载算法将边缘云计算资源以适当粒度进行颗粒化,实现了边缘云效用最优定价和各用户自身效用的最大化。仿真对比分析结果表明,提出的方法不但实现了边缘云效用和用户效用的均衡,而且具有良好的收敛性和可扩展性。3.针对边云协同中多边缘服务器的计算能力未得到充分利用问题,提出了一种基于蚁群算法的多边缘卸载决策优化策略。依据排队论思想并以能耗和时延性能最小化为目标,对移动设备的服务请求卸载速率、边缘云和中心云服务请求到达速率进行了协同建模,以及证明了边缘云服务请求存在最优到达速率;采用二分查找迭代方法对边缘云集群和中心云的服务请求到达速率进行决策,并利用蚁群算法实现了移动设备卸载速率的寻优和服务请求的合理分配,提高了资源的利用效率。仿真对比分析结果表明,提出的方法卸载决策不但能适应更复杂的工况,而且系统综合开销得到降低。
其他文献
<正>“鸿门宴”是楚汉之争中最为精彩的片段,也是人们津津乐道的故事。在太史公司马迁的笔下这个故事更加曲折动人。故事中的人物形象也非常有立体感。笔者着重从《鸿门宴》中刘邦的语言入手,分析这一人物形象的特点。一、八面玲珑《鸿门宴》中的人物形象多达数十人,刘邦是其中非常重要的一个人物形象。仔细阅读《鸿门宴》,
期刊
免疫疾病,例如癌症,本质上是一种复杂系统行为。近年来兴起的系统生物学是一种尝试在系统水平上理解其复杂行为的学科。系统生物学的基本方法分为两种,一种是“自上向下”的研究侧重对实验数据的整合分析与规律整理。而另一种是“自下而上”的方法以分子自身的特征构建模型,从而推测系统的行为。实验上,DNA与RNA深度测序、质谱蛋白质组学和代谢组学等新兴技术、统计方法的整合分析让人们得以一窥人体细胞内复杂系统的诸多
学位
环形势中玻色-爱因斯坦凝聚的实验实现,使得对该系统的研究成为超冷原子领域的热点方向之一。环形势特殊的几何结构和玻色-爱因斯坦凝聚的参数精准可控优势的结合,为人们研究超流、迟滞和原子器件等提供了优秀的量子模拟平台。然而,玻色-爱因斯坦凝聚中原子的电中性限制了人们利用其模拟凝聚态物理中和电荷相关的物理现象。人工规范场理论的提出及在玻色-爱因斯坦凝聚系统中的实验实现打破了这种局限性。光与原子的相互作用,
学位
非线性能量汇(Nonlinear energy sink,NES)以其能量定向传递机制和共振捕获特性在振动控制方面有出色表现。然而,由于NES不包含线性刚度,NES的振幅可能会较大,可能造成结构不稳定,阻碍了NES的工程应用。因此,需要对NES的振动进行控制。本文设计了几类限位策略,以控制NES的振动幅度,借助智能优化算法设计限幅型非线性减振器的参数,在增强结构可靠性的同时,提升减振器的减振性能。
学位
水系超级电容器作为先进电化学储能技术之一,具有快速充放电、长循环寿命及高功率密度等性能,近年来已得到快速的发展。但水系电解液凝固点较高和沸点较低的本性限制了其在低温和高温环境下的使用。而研发耐低温和耐高温的超级电容器已成了目前的热点领域。为达目的,需要同时研发出耐低温和耐高温的高性能电极材料和电解液。基于对廉价NaCl物理化学性质的理解及其对电解液及电极材料微观结构的调节性能,本论文开发了耐低温和
学位
大环主体分子是超分子化学的研究基础和超分子材料的构筑基元,在超分子化学的诞生和发展过程中占据不可或缺的地位。作为家喻户晓的明星主体分子,冠醚、杯芳烃、环糊精、葫芦脲和柱芳烃等具有良好的拓扑结构、独特的主客体性质等优点。基于这些明星大环及其衍生物构筑的功能材料被广泛的应用于生物医药和材料科学等前沿领域。然而,他们仍然面临着一些新的挑战,例如大环骨架的功能多样性亟需拓展;功能大环的结构与性能之间的深入
学位
基于“1+X”的群文阅读教学策略研究,应当从单一议题入手,组合与该议题相关的多个文本,促进阅读结构更加完整,串联学生的单篇阅读思维,更好地指导学生探究文本。文章分析了统编版《义务教育教科书语文》(六年级下册)第一单元教材结构,结合实际教学案例研究小学语文“1+X”群文阅读教学策略,旨在改善传统的阅读教学格局,有效激发学生的阅读学习兴趣。
期刊
本篇论文主要学习了系统性处理非线性可积偏微分方程初边值问题的一系列方法与概念,包括使用反散射方法求解非线性薛定谔方程并得到多孤子解;Sklyanin的可积边界理论以及该理论在带边界的非线性薛定谔方程上的应用;和使用边界穿衣方法求解半直线上带边界非线性薛定谔方程的孤子解.在此基础上,我们将可积边界理论和非线性薛定谔方程族的概念相结合,利用非线性薛定谔方程族的递推算子推导出高阶非线性薛定谔方程的可积边
学位
精确和高效的量子调控技术对量子测量、量子模拟和量子计算等领域的发展都起到了至关重要的作用。量子绝热捷径技术作为最广为人知的量子调控技术之一,其理论和实验上的发展也初具规模。然而,该技术的局限性如需要系统的可解析性,使得其无法很好的处理含相互作用和噪声的复杂量子系统。为此,本文一方面提出变分量子调控和基于机器学习的方法,分别实现了相互作用的玻色气体和随机势中的冷原子系统的高效操控。另一方面,为了探索
学位
随着信息技术的不断发展,由于对高密度、低功耗、小型化和多功能化信息存储器的要求越来越高,人们开始关注大量具有多种物理性能的功能材料。磁电多铁材料是一类具有磁性和铁电性的多铁性材料,能够实现磁场对电极化调控或电场对磁化强度的调控。目前,多数磁电多铁材料的磁电耦合效应一般发生在较高的磁场或较低的温度,且磁电耦合系数较小,严重限制了磁电多铁材料的实际应用。因此,寻求高温(室温及以上)、低磁场和较大磁电耦
学位