本發(fā)明涉及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的方法及裝置。

背景技術(shù)：

得益于信息通信技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，涌現(xiàn)出了大量新興的智能應(yīng)用，例如：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和自動(dòng)駕駛等，這些應(yīng)用的成功實(shí)現(xiàn)需要大規(guī)模無(wú)線設(shè)備執(zhí)行計(jì)算量大而時(shí)延要求高的計(jì)算任務(wù)。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線設(shè)備尺寸較小，并且電池電力供應(yīng)有限，如何增強(qiáng)這些設(shè)備的計(jì)算能力和降低計(jì)算延遲是亟需解決的挑戰(zhàn)。目前，雖然云計(jì)算(cloudcomputing)可以豐富的計(jì)算資源和強(qiáng)大的計(jì)算能力，但是云端服務(wù)器通常位于核心網(wǎng)，與無(wú)線終端設(shè)備之間的物理距離較遠(yuǎn)，并需要由接入網(wǎng)到核心網(wǎng)的多跳路由尋址傳輸，這就造成了云計(jì)算通常無(wú)法滿(mǎn)足無(wú)線設(shè)備運(yùn)行部分新興應(yīng)用的超低延時(shí)需求。為此，移動(dòng)邊緣計(jì)算因運(yùn)而生：通過(guò)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)邊緣(如接入點(diǎn)(accesspoint)和基站(basestation)配置服務(wù)器，將云計(jì)算資源下沉至無(wú)線接入網(wǎng)，能夠拉近無(wú)線設(shè)備與計(jì)算資源的物理距離，滿(mǎn)足超低延時(shí)需求。移動(dòng)邊緣計(jì)算可有效融合無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有本地化、近距離、低時(shí)延等特點(diǎn)。

移動(dòng)邊緣計(jì)算可強(qiáng)化了無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算、存儲(chǔ)和處理等功能，無(wú)線設(shè)備可以將密集且時(shí)延敏感的計(jì)算任務(wù)遷移至接入點(diǎn)或基站，通過(guò)接入點(diǎn)或基站利用其內(nèi)部的移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器上進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)算。目前針對(duì)移動(dòng)邊緣計(jì)算部分遷移的情況，通常都是需要將本地的部分計(jì)算任務(wù)通過(guò)無(wú)線信道遷移到與接入點(diǎn)或基站相連的移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器完成計(jì)算后，再將計(jì)算結(jié)果回傳給移動(dòng)用戶(hù)終端。

作為新興技術(shù)，移動(dòng)邊緣計(jì)算處于科學(xué)探索階段，距成功工程應(yīng)用還有很多亟需解決的技術(shù)問(wèn)題，如通信/計(jì)算資源分配和能效優(yōu)先的架構(gòu)體系等。通常的，衡量移動(dòng)邊緣計(jì)算設(shè)計(jì)的兩大性能指標(biāo)為時(shí)延和能耗。然而，由于無(wú)線信道的不確定性和無(wú)線設(shè)備接入數(shù)量的急劇上升，移動(dòng)邊緣計(jì)算仍面臨著一系列應(yīng)用方面的挑戰(zhàn)。首先，當(dāng)無(wú)線設(shè)備遠(yuǎn)離接入點(diǎn)以及無(wú)線信道處于深衰落時(shí)，移動(dòng)邊緣計(jì)算的計(jì)算優(yōu)勢(shì)會(huì)從根本上受到通信性能或任務(wù)遷移性能的限制。其次，隨著無(wú)線設(shè)備數(shù)量的急劇增加，對(duì)接入點(diǎn)的通信能量和服務(wù)器計(jì)算的計(jì)算能力的需求也將急劇增加，并將在根本上限制移動(dòng)邊緣計(jì)算的性能。

因此，如何提高移動(dòng)邊緣計(jì)算的性能，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)提高移動(dòng)邊緣計(jì)算的性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的方法，包括：

搜集滿(mǎn)足預(yù)定規(guī)則的至少一個(gè)輔助設(shè)備；

獲取本地設(shè)備與輔助設(shè)備的信道狀態(tài)信息，以及輔助設(shè)備的計(jì)算狀態(tài)信息；

根據(jù)所述信道狀態(tài)信息及計(jì)算狀態(tài)信息對(duì)任務(wù)進(jìn)行分割，生成至少一個(gè)子任務(wù)；其中，子任務(wù)包括第一類(lèi)子任務(wù)，第二類(lèi)子任務(wù)，以及第三類(lèi)子任務(wù)；

將所述第一類(lèi)子任務(wù)通過(guò)本地設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，將所述第二類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備進(jìn)行計(jì)算；將所述第三類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，通過(guò)所述移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算；

接收輔助設(shè)備和移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，通過(guò)本地設(shè)備輸出最終計(jì)算結(jié)果。

其中，所述第二類(lèi)子任務(wù)中包括至少一個(gè)子任務(wù)；和/或，所述第三類(lèi)子任務(wù)中包括至少一個(gè)子任務(wù)；

其中，所述第三類(lèi)子任務(wù)中的每個(gè)子任務(wù)分為第一子任務(wù)和第二子任務(wù)；所述第一子任務(wù)為通過(guò)輔助設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算的子任務(wù)；所述第二子任務(wù)為本地設(shè)備直接發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算的子任務(wù)。

其中，將所述第三類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，包括：

確定轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)的至少一個(gè)輔助設(shè)備，并確定轉(zhuǎn)發(fā)順序規(guī)則；

利用所述轉(zhuǎn)發(fā)順序規(guī)則以及所述至少一個(gè)輔助設(shè)備，將所述第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)通過(guò)輔助設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，將第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)直接發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器。

其中，根據(jù)所述信道狀態(tài)信息對(duì)任務(wù)進(jìn)行分割，生成至少一個(gè)子任務(wù)之后，還包括：

根據(jù)所述信道狀態(tài)信息確定時(shí)隙信息及傳輸功率信息；

所述時(shí)隙信息及傳輸功率信息包括：

向?qū)?yīng)的輔助設(shè)備發(fā)送每個(gè)第二類(lèi)子任務(wù)的第一時(shí)隙及第一傳輸功率；

向?qū)?yīng)的輔助設(shè)備及移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)的第二時(shí)隙，以及在第二時(shí)隙內(nèi)，向?qū)?yīng)的輔助設(shè)備發(fā)送第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)及向移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)的第二傳輸功率；

每個(gè)輔助設(shè)備向移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)的第三時(shí)隙及第三傳輸功率。

其中，若轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)的輔助設(shè)備為一個(gè)，則：將所述第一類(lèi)子任務(wù)通過(guò)本地設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，將所述第二類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備進(jìn)行計(jì)算；將所述第三類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，通過(guò)所述移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算，接收輔助設(shè)備和移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送的計(jì)算結(jié)果，包括：

在第一時(shí)隙內(nèi)，將所述第一類(lèi)子任務(wù)通過(guò)本地設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，將每個(gè)第二類(lèi)子任務(wù)以第一傳輸功率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備進(jìn)行計(jì)算；

在第二時(shí)隙內(nèi)，將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)以第二傳輸功率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備；將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)以所述第二傳輸功率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器；

在第三時(shí)隙內(nèi)，通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備將第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)以第三傳輸功率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器；

在第四時(shí)隙內(nèi)，接收輔助設(shè)備和移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送的計(jì)算結(jié)果。

其中，所將每個(gè)第二類(lèi)子任務(wù)以第一傳輸功率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，包括：

將每個(gè)第二類(lèi)子任務(wù)以第一傳輸速率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備；

所述第一傳輸速率其中，b為帶寬，p1為第一傳輸功率；h01為本地設(shè)備與輔助設(shè)備之間的信道增益；為對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備接收到的噪聲功率。

其中，所述將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)以第二傳輸功率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備；將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)以所述第二傳輸功率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，包括：

將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)以第二傳輸速率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備；將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)以所述第三傳輸速率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器；

所述第二傳輸速率為：p2為第二傳輸功率；

所述第三傳輸速率為：h0為本地設(shè)備與移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器之間的信道增益；為在移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器處接收到的噪聲功率。

其中，所述通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備將第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)以第三傳輸功率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，包括：

通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備將第三類(lèi)子任務(wù)以第四傳輸速率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器；

所述第四傳輸速率p3為第三傳輸功率；h1為輔助設(shè)備與移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器之間的信道增益。

一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的裝置，包括：

輔助設(shè)備搜集模塊，用于搜集滿(mǎn)足預(yù)定規(guī)則的至少一個(gè)輔助設(shè)備；

信息獲取模塊，用于獲取本地設(shè)備與輔助設(shè)備的信道狀態(tài)信息，以及輔助設(shè)備的計(jì)算狀態(tài)信息；

任務(wù)分割模塊，用于根據(jù)所述信道狀態(tài)信息及計(jì)算狀態(tài)信息對(duì)任務(wù)進(jìn)行分割，生成至少一個(gè)子任務(wù)；其中，子任務(wù)包括第一類(lèi)子任務(wù)，第二類(lèi)子任務(wù)，以及第三類(lèi)子任務(wù)；

任務(wù)分配模塊，用于將所述第一類(lèi)子任務(wù)通過(guò)本地設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，將所述第二類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備進(jìn)行計(jì)算；將所述第三類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，通過(guò)所述移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算；

計(jì)算結(jié)果接收模塊，用于接收輔助設(shè)備和移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送的計(jì)算結(jié)果；

計(jì)算結(jié)果輸出模塊，用于通過(guò)本地設(shè)備輸出最終計(jì)算結(jié)果。

其中，所述任務(wù)分配模塊具體用于：

確定轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)的至少一個(gè)輔助設(shè)備，并確定轉(zhuǎn)發(fā)順序規(guī)則；利用所述轉(zhuǎn)發(fā)順序規(guī)則以及所述至少一個(gè)輔助設(shè)備，將所述第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)通過(guò)輔助設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，將第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)直接發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器。

通過(guò)以上方案可知，在本方案中，利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中存在大量的無(wú)線設(shè)備且每個(gè)設(shè)備都有一定的計(jì)算資源和通信資源的特性，通過(guò)本地設(shè)備根據(jù)預(yù)定規(guī)則在周?chē)褜ひ粋€(gè)相同時(shí)間段空置的輔助設(shè)備，從而利用輔助設(shè)備的計(jì)算資源幫助本地設(shè)備實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算，輔助設(shè)備還可利用通信資源幫助傳輸本地設(shè)備至移動(dòng)邊緣通信系統(tǒng)的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同通信；并且，通過(guò)優(yōu)化傳輸時(shí)間、計(jì)算任務(wù)分割和傳輸功率可實(shí)現(xiàn)最小化能量損耗，這種與輔助設(shè)備進(jìn)行的計(jì)算和通信的協(xié)同，可應(yīng)對(duì)移動(dòng)邊緣計(jì)算遇到的深度衰落和計(jì)算/通信資源受限難題，從而提高移動(dòng)邊緣計(jì)算的性能。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的四時(shí)隙的移動(dòng)邊緣計(jì)算移動(dòng)協(xié)同協(xié)議示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的移動(dòng)協(xié)同計(jì)算系統(tǒng)框圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的一具體的移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的方法流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的一仿真結(jié)果示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的另一仿真結(jié)果示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)提高移動(dòng)邊緣計(jì)算的性能。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的方法，包括：

s101、搜集滿(mǎn)足預(yù)定規(guī)則的至少一個(gè)輔助設(shè)備；

具體的，本地設(shè)備為需要計(jì)算任務(wù)的設(shè)備，且在本實(shí)施例中，滿(mǎn)足預(yù)定規(guī)則的輔助設(shè)備為：在本地設(shè)備的預(yù)定周?chē)鷥?nèi)，在相同時(shí)間段空置的輔助設(shè)備，可通過(guò)輔助設(shè)備利用其本地的通信資源和計(jì)算資源幫助本地設(shè)備實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算，以及實(shí)現(xiàn)協(xié)同通信幫助數(shù)據(jù)遷移；需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的輔助設(shè)備的數(shù)量為至少一個(gè)，即本地設(shè)備可根據(jù)任務(wù)的數(shù)據(jù)量以及周?chē)弦?guī)則的設(shè)備的數(shù)量，確定輔助設(shè)備，可以為一個(gè)也可以為多個(gè)，相對(duì)應(yīng)的，若輔助設(shè)備為多個(gè)時(shí)，則后續(xù)分割的子任務(wù)也為多個(gè)。

可以理解的是，本方案中的輔助設(shè)備可以為移動(dòng)終端等具有計(jì)算資源和通信資源的終端，例如手機(jī)、平板電腦等，在此并不具體限定。

s102、獲取本地設(shè)備與輔助設(shè)備的信道狀態(tài)信息，以及輔助設(shè)備的計(jì)算狀態(tài)信息；

s103、根據(jù)所述信道狀態(tài)信息及計(jì)算狀態(tài)信息對(duì)任務(wù)進(jìn)行分割，生成至少一個(gè)子任務(wù)；其中，子任務(wù)包括第一類(lèi)子任務(wù)，第二類(lèi)子任務(wù)，以及第三類(lèi)子任務(wù)；

其中，所述第二類(lèi)子任務(wù)中包括至少一個(gè)子任務(wù)；和/或，所述第三類(lèi)子任務(wù)中包括至少一個(gè)子任務(wù)。所述第三類(lèi)子任務(wù)中的每個(gè)子任務(wù)分為第一子任務(wù)和第二子任務(wù)；所述第一子任務(wù)為通過(guò)輔助設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算的子任務(wù)；第二子任務(wù)為本地設(shè)備直接發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算的子任務(wù)。

具體的，本方案中的第一類(lèi)子任務(wù)為本地設(shè)備進(jìn)行本地計(jì)算的子任務(wù)；第二類(lèi)子任務(wù)為需要輔助設(shè)備進(jìn)行輔助計(jì)算的子任務(wù)；第三類(lèi)子任務(wù)為需要移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程計(jì)算的子任務(wù)；并且，由于輔助設(shè)備的數(shù)量可為多個(gè)，同樣的，本方案中的第二類(lèi)子任務(wù)的數(shù)量也可相對(duì)應(yīng)的為多個(gè)，即，每個(gè)輔助設(shè)備計(jì)算一個(gè)第二類(lèi)子任務(wù)。

需要說(shuō)明的是，本方案中的輔助設(shè)備也可以利用其通信資源將第三類(lèi)子任務(wù)中的部分任務(wù)發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程計(jì)算，為了提高效率節(jié)省能量，在本方案中，同樣可將發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器的任務(wù)分割為多個(gè)子任務(wù)，即：本方案中的第三類(lèi)子任務(wù)同樣可以為多個(gè)，通過(guò)多個(gè)輔助設(shè)備將多個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程計(jì)算。

s104、將所述第一類(lèi)子任務(wù)通過(guò)本地設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，將所述第二類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備進(jìn)行計(jì)算；將所述第三類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，通過(guò)所述移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算；

其中，將所述第三類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，包括：

確定轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)的至少一個(gè)輔助設(shè)備，并確定轉(zhuǎn)發(fā)順序規(guī)則；

利用所述轉(zhuǎn)發(fā)順序規(guī)則以及所述至少一個(gè)輔助設(shè)備，將所述第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)通過(guò)輔助設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，將第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)直接發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器。

具體的，在本方案中，若本地設(shè)備距離移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器較遠(yuǎn)，這時(shí)可通過(guò)多個(gè)輔助設(shè)備發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，這時(shí)需要預(yù)先確定每個(gè)輔助設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)順序，從而實(shí)現(xiàn)第三類(lèi)子任務(wù)的傳輸。

s105、接收輔助設(shè)備和移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送的計(jì)算結(jié)果；

s106、通過(guò)本地設(shè)備輸出最終計(jì)算結(jié)果。

綜上可見(jiàn)，本方案通過(guò)移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)中的多個(gè)移動(dòng)設(shè)備的協(xié)同計(jì)算與通信，在某個(gè)用戶(hù)設(shè)備空閑時(shí)間段充分利用其計(jì)算與通信資源，降低總能耗；在今后的物聯(lián)網(wǎng)中存在大量的用戶(hù)終端設(shè)備時(shí)，可將鄰近的多個(gè)用戶(hù)終端組建為用戶(hù)簇，在一段時(shí)間內(nèi)，用戶(hù)簇內(nèi)的所有用戶(hù)終端設(shè)備并非都有計(jì)算任務(wù)，因此，當(dāng)某一(或若干)用戶(hù)設(shè)備有計(jì)算任務(wù)時(shí)，可采用本發(fā)明的移動(dòng)協(xié)同計(jì)算方法，提高了協(xié)同計(jì)算性能。

基于上述實(shí)施例，在本實(shí)施例中，根據(jù)所述信道狀態(tài)信息對(duì)任務(wù)進(jìn)行分割，生成至少一個(gè)子任務(wù)之后，還包括：

根據(jù)所述信道狀態(tài)信息確定時(shí)隙信息及傳輸功率信息；

所述時(shí)隙信息及傳輸功率信息包括：

向?qū)?yīng)的輔助設(shè)備發(fā)送每個(gè)第二類(lèi)子任務(wù)的第一時(shí)隙及第一傳輸功率；

向?qū)?yīng)的輔助設(shè)備及移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)的第二時(shí)隙，以及在第二時(shí)隙內(nèi)，向?qū)?yīng)的輔助設(shè)備發(fā)送第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)及向移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)的第二傳輸功率；

每個(gè)輔助設(shè)備向移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)的第三時(shí)隙及第三傳輸功率。

具體的，在本方案通過(guò)信道狀態(tài)信息對(duì)任務(wù)進(jìn)行分割后，還需要確定任務(wù)的傳輸時(shí)間及傳輸功率，通過(guò)對(duì)任務(wù)分割，傳輸時(shí)間及傳輸功率的確定，可最小化能量的損耗。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，以轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)的輔助設(shè)備為一個(gè)，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，則s104及s105具體包括：

s11、在第一時(shí)隙內(nèi)，將所述第一類(lèi)子任務(wù)通過(guò)本地設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，將每個(gè)第二類(lèi)子任務(wù)以第一傳輸功率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備進(jìn)行計(jì)算；

其中，所將每個(gè)第二類(lèi)子任務(wù)以第一傳輸功率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，包括：

將每個(gè)第二類(lèi)子任務(wù)以第一傳輸速率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備；

所述第一傳輸速率其中，b為帶寬，p1為第一傳輸功率；h01為本地設(shè)備與輔助設(shè)備之間的信道增益；為對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備接收到的噪聲功率。

s12、在第二時(shí)隙內(nèi)，將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)以第二傳輸功率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備；將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)以所述第二傳輸功率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器；

具體的，在本實(shí)施例中s12可以包括：

將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)以第二傳輸速率發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備；將每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)以所述第三傳輸速率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器；

所述第二傳輸速率為：p2為第二傳輸功率；

所述第三傳輸速率為：h0為本地設(shè)備與移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器之間的信道增益；為在移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器處接收到的噪聲功率。

s13、在第三時(shí)隙內(nèi)，通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備將第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)以第三傳輸功率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器；

具體的，在本實(shí)施例中s13可以包括：

通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備將第三類(lèi)子任務(wù)以第四傳輸速率發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器；

所述第四傳輸速率p3為第三傳輸功率；h1為輔助設(shè)備與移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器之間的信道增益。

s14、在第四時(shí)隙內(nèi)，接收輔助設(shè)備和移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送的計(jì)算結(jié)果。

參見(jiàn)圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的四時(shí)隙的移動(dòng)邊緣計(jì)算移動(dòng)協(xié)同協(xié)議；圖中τ1為第一時(shí)隙，τ2為第二時(shí)隙，τ3為第三時(shí)隙，τ4為第四時(shí)隙；參見(jiàn)圖3，為本實(shí)施例提供的移動(dòng)協(xié)同計(jì)算系統(tǒng)框圖；參見(jiàn)圖4，為本實(shí)施例提供的一具體的移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的方法流程示意圖，圖中的第一用戶(hù)設(shè)備/用戶(hù)1即為本方案中的本地設(shè)備，第二用戶(hù)設(shè)備/用戶(hù)2即為本方案中的輔助設(shè)備，接入點(diǎn)即為本方案中的移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器。

在本實(shí)施例中，首先，本地設(shè)備獲取信道狀態(tài)信息并將計(jì)算任務(wù)數(shù)據(jù)量分割為三個(gè)部分，分別對(duì)應(yīng)于子任務(wù)0、子任務(wù)1和子任務(wù)2，這里的子任務(wù)0為第一類(lèi)子任務(wù)，子任務(wù)1為第二類(lèi)子任務(wù)，子任務(wù)2為第三類(lèi)子任務(wù)，用于本地計(jì)算、輔助計(jì)算和遠(yuǎn)程計(jì)算；這里的子任務(wù)2在發(fā)送給移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器之前，可以根據(jù)預(yù)定規(guī)則分割為兩部分，即第一子任務(wù)和第二子任務(wù)，第一子任務(wù)是通過(guò)輔助設(shè)備發(fā)送給移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，第二子任務(wù)是通過(guò)本地設(shè)備直接發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器。

在第一個(gè)長(zhǎng)度為τ1的時(shí)隙中，比特?cái)?shù)目為l0的子任務(wù)0進(jìn)入第一用戶(hù)設(shè)備的本地計(jì)算單元，同時(shí)第一用戶(hù)設(shè)備用傳輸功率p1將比特?cái)?shù)目為l1的子任務(wù)1遷移至第二用戶(hù)設(shè)備，后者可以利用自己的計(jì)算資源協(xié)助前者在剩下的時(shí)間內(nèi)完成該部分計(jì)算任務(wù)。此外，子任務(wù)0的完成時(shí)間是整個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度t，而子任務(wù)1的完成時(shí)間為t-τ1。此時(shí)，第一用戶(hù)設(shè)備到第二用戶(hù)設(shè)備的可達(dá)速率為：

其中，b為帶寬，h01為用戶(hù)1與用戶(hù)2之間的信道功率增益，為第二用戶(hù)設(shè)備的噪聲功率；而第一用戶(hù)設(shè)備遷移到第二用戶(hù)設(shè)備的比特?cái)?shù)目l1不能超過(guò)該信道信息傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量τ1r01(p1)，也就是說(shuō)：l1≤τ1r01(p1)。

在第二個(gè)長(zhǎng)度為τ2的時(shí)隙和在第三個(gè)長(zhǎng)度為τ3的時(shí)隙中，用戶(hù)2僅僅作為一個(gè)解碼轉(zhuǎn)發(fā)的中繼去協(xié)助用戶(hù)1將比特?cái)?shù)目為l2的計(jì)算任務(wù)遷移至接入點(diǎn)。

在第二個(gè)長(zhǎng)度為τ2的時(shí)隙，假設(shè)p2為用戶(hù)1此時(shí)的傳輸功率。在這種情況下，用戶(hù)1傳輸?shù)接脩?hù)2的信息可達(dá)率為：

假設(shè)h0為用戶(hù)1跟接入點(diǎn)之間的信道功率增益，則用戶(hù)1傳輸?shù)浇尤朦c(diǎn)的信息可達(dá)率為：

其中，表示在接收端即接入點(diǎn)接收到的噪聲功率。

在第三個(gè)長(zhǎng)度為τ3的時(shí)隙，用戶(hù)2通過(guò)傳輸功率p3將完全解碼后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至接入點(diǎn)。令h1為用戶(hù)2跟接入點(diǎn)之間的信道功率增益，用戶(hù)2傳輸?shù)浇尤朦c(diǎn)的信息可達(dá)率為：

結(jié)合以上兩個(gè)時(shí)隙的情況下，用戶(hù)1能夠通過(guò)解碼傳輸中繼(即用戶(hù)2)能傳輸?shù)浇尤朦c(diǎn)的最大傳輸比特?cái)?shù)目為也是用戶(hù)1遷移到接入點(diǎn)的比特?cái)?shù)目l2的上限，即：

具體的，在實(shí)際應(yīng)用中，還存在一個(gè)時(shí)隙提供移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器計(jì)算任務(wù)結(jié)果和提供第二用戶(hù)設(shè)備跟移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器將計(jì)算結(jié)果反饋至第一用戶(hù)設(shè)備，即第四時(shí)隙τ4，但由于移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器擁有足夠大的計(jì)算容量以及計(jì)算結(jié)果的比特?cái)?shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輸入數(shù)據(jù)，所以在本實(shí)施例中，我們假設(shè)這一時(shí)隙占用非常少的時(shí)隙分配，近似于零。

需要說(shuō)明的是，基于以上設(shè)置，考慮了計(jì)算延遲首先得用戶(hù)設(shè)備的能耗總量最小化的設(shè)計(jì)。為此，在本實(shí)施例中，在分割任務(wù)、確定時(shí)隙及確定傳輸功率時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化，下面是為分配各節(jié)點(diǎn)的時(shí)間、功率和任務(wù)從而得到最小能量損耗的模型：

s.t.l2≤min(τ2r0(p2)+τ3r1(p3),τ2r01(p2))

l1≤τ1r01(p1)

其中，和分別表示子任務(wù)0和子任務(wù)1在第一用戶(hù)設(shè)備和第二用戶(hù)設(shè)備上進(jìn)行本地計(jì)算和輔助計(jì)算所消耗的能量，其中κ0和κ1分別表示由兩者內(nèi)部結(jié)構(gòu)芯片決定的有效電容系數(shù)，c0和c1為兩者各自處理每比特?cái)?shù)據(jù)的cpu轉(zhuǎn)速(cycles/bit)。

具體的優(yōu)化過(guò)程：

由于(p1)是一個(gè)非凸問(wèn)題，本實(shí)施例引入一個(gè)變量ei＝τipi，當(dāng)τi＝0時(shí)，ei＝0，pi＝0；則(p1)能轉(zhuǎn)化為以下形式：

為了最優(yōu)解的推導(dǎo)過(guò)程，本實(shí)施例定義如下信道功率增益為：然后使用拉格朗日對(duì)偶方法解決該優(yōu)化問(wèn)題，本實(shí)施例能在給定拉格朗日乘子{λ}和{μ}的條件下得到關(guān)于τ的半封閉的解：

{e}＝[τ1p1,τ2p2,τ3p3]；

其中，

緊接著，本實(shí)施例用橢球法去更新朗格朗日乘子{λ}和{μ}，得到(p1.1)的部分最優(yōu)解{e^opt}和同時(shí)本實(shí)施例還得到了(p1)的部分最優(yōu)解{p^opt}和但是由于{τ^opt}和的非唯一性，則需要將上述得到的{p^opt}和帶入原問(wèn)題(p1)，從而得到以下線性規(guī)劃問(wèn)題：

s.t.l1≤τ1r01(p1^opt)

l2≤τ2r0(p2^opt)+τ3r1(p3^opt)

l2≤τ2r01(p2^opt)

以上(lp)問(wèn)題可以通過(guò)cvx直接得到(p1)剩下的最優(yōu)解{τ^opt}、和至此，本實(shí)施例得到了(p1)的最優(yōu)解{τ^opt}、{p^opt}和{l^opt}。

針對(duì)以上設(shè)計(jì)模型，本實(shí)施例設(shè)計(jì)了對(duì)照實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真，下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：首先，本實(shí)施例在移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一種傳統(tǒng)的計(jì)算遷移方法，即：第一用戶(hù)設(shè)備直接將計(jì)算任務(wù)完全遷移到移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器中進(jìn)行遠(yuǎn)程計(jì)算。然后，本實(shí)施例對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

令第一用戶(hù)設(shè)備與移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器之間的距離為d10＝250m，第二用戶(hù)設(shè)備位于他們兩者之間，兩個(gè)用戶(hù)設(shè)備之間的距離表示為0≤d≤250m。對(duì)于無(wú)線傳輸，路徑衰落模型參考其中d表示發(fā)射端與接收端之間的距離，路徑衰弱指數(shù)ζ＝3，和參考距離d0＝10m對(duì)應(yīng)的路徑衰弱pl0＝-60db。另外，在此仿真中，帶寬為b＝1mhz，接收端的噪聲功率為σ²＝-80db。參見(jiàn)圖5及圖6，位本實(shí)施例得到的仿真結(jié)果。圖5顯示了在l＝0.22mbits和d＝130m的情況下，平均能耗隨著時(shí)間t變化的變化趨勢(shì)。能從上圖直觀地看出，本實(shí)施例提出的方法在節(jié)能方面是比傳統(tǒng)的計(jì)算遷移方法是占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的。

圖6描述了在t＝0.05s和d＝130m的前提下，平均能耗隨著任務(wù)的數(shù)據(jù)量l變化的變化趨勢(shì)。隨著計(jì)算任務(wù)數(shù)據(jù)量的增加，移動(dòng)協(xié)同計(jì)算方法會(huì)比傳統(tǒng)的計(jì)算遷移方法在減少能耗上有更明顯的優(yōu)勢(shì)。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的裝置進(jìn)行介紹，下文描述的移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的裝置與上文描述的移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的方法可以相互參照。

參見(jiàn)圖7，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算的裝置，包括：

輔助設(shè)備搜集模塊100，用于搜集滿(mǎn)足預(yù)定規(guī)則的至少一個(gè)輔助設(shè)備；

信息獲取模塊200，用于獲取本地設(shè)備與輔助設(shè)備的信道狀態(tài)信息，以及輔助設(shè)備的計(jì)算狀態(tài)信息；

任務(wù)分割模塊300，用于根據(jù)所述信道狀態(tài)信息及計(jì)算狀態(tài)信息對(duì)任務(wù)進(jìn)行分割，生成至少一個(gè)子任務(wù)；其中，子任務(wù)包括第一類(lèi)子任務(wù)，第二類(lèi)子任務(wù)，以及第三類(lèi)子任務(wù)；

任務(wù)分配模塊400，用于將所述第一類(lèi)子任務(wù)通過(guò)本地設(shè)備進(jìn)行計(jì)算，將所述第二類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備，通過(guò)對(duì)應(yīng)的輔助設(shè)備進(jìn)行計(jì)算；將所述第三類(lèi)子任務(wù)發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，通過(guò)所述移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算；

計(jì)算結(jié)果接收模塊500，用于接收輔助設(shè)備和移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器發(fā)送的計(jì)算結(jié)果；

計(jì)算結(jié)果輸出模塊600，用于通過(guò)本地設(shè)備輸出最終計(jì)算結(jié)果。

其中，所述任務(wù)分配模塊具體用于：確定轉(zhuǎn)發(fā)每個(gè)第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)的至少一個(gè)輔助設(shè)備，并確定轉(zhuǎn)發(fā)順序規(guī)則；利用所述轉(zhuǎn)發(fā)順序規(guī)則以及所述至少一個(gè)輔助設(shè)備，將所述第三類(lèi)子任務(wù)中的第一子任務(wù)通過(guò)輔助設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，將第三類(lèi)子任務(wù)中的第二子任務(wù)直接發(fā)送至移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器。

綜上可見(jiàn)，關(guān)鍵點(diǎn)在于，本發(fā)明為在移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)中的一種移動(dòng)協(xié)同計(jì)算方法和裝置，利用無(wú)線設(shè)備相互之間的協(xié)同通信和協(xié)同協(xié)作，利用彼此的通信和計(jì)算資源進(jìn)行協(xié)作，在滿(mǎn)足設(shè)備計(jì)算時(shí)延需求下，最小化終端能量損耗能量?？紤]能量/計(jì)算資源有限的協(xié)同計(jì)算資源可部分遷移至其它用戶(hù)設(shè)備或者接入點(diǎn)的移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器，從而減少用戶(hù)設(shè)備的計(jì)算任務(wù)，提高該系統(tǒng)的計(jì)算效率，降低系統(tǒng)能耗。

本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。