基于数据聚合的多终端节能代码迁移机制研究

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随着移动互联网的飞速发展,智能终端性能得到显著提升,但对爆发式增长的移动应用而言,其计算和电池续航能力均显不足,将终端任务迁移到资源丰富的云端执行的代码迁移技术成为研究热点。然而,由于蜂窝网长尾能耗的存在,当前代码迁移方案中存在较大的传输开销,节能效果不理想。考虑到以Wi-Fi和蓝牙为代表的端对端传输方式以及蜂窝网速快的终端的数据传输能耗更少,采用数据聚合的方式对多终端的迁移数据进行以节能为目标的迁移机制研究,具有重要的理论和实际意义。基于蜂窝网、Wi-Fi和蓝牙等的数据传输能耗特征,针对多终端提出将迁移任务以Wi-Fi或蓝牙方式传输到蜂窝网速快的聚合热点,再由聚合热点将数据集中传输到云端的机制。首先,讨论了方案的可行性,理论分析证明了选择网速快的终端作为聚合热点能实现节能,在此基础上给出了需要解决的三个问题,即多终端间的协同调度、迁移任务的决策以及聚合热点的选择。其次,依据分析建立了多终端间的数据传输系统模型,包括本地网络端结构图和数据传输能耗模型。进而,描述了问题的建模过程,提出了模型的启发式求解算法,算法以总能耗最小为目标,综合考虑迁移任务量和数据传输能力,以迭代的方式改进代码迁移策略和聚合热点的选择,以求得迁移策略。在每一步的迭代中,采用线性规划的方法求得最优值,使得迁移方案能够在多项式时间内获得最优解。实验结果证实了基于数据聚合的多终端节能代码迁移方案的有效性。仿真实验结果表明,基于数据聚合的多终端代码迁移方案节能效果优于现有传统方法,通常能达到30%左右的能耗节省。当终端任务计算量变大或通信能力增强时,本方案能带来更多的能量节省。相较于通过蓝牙进行端对端数据传输,采用Wi-Fi进行终端间通信的节能效果更优。另外,本地网络端中终端数目和邻接关系的复杂度均会对节能效果产生影响,在终端数目较多和邻接关系较复杂时,节能效果更显著。
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