CN117499999A - 一种基于边缘计算的任务卸载方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于边缘计算的任务卸载方法，任务卸载方法具体包括：S1、根据车辆的运动轨迹确定路边单元集合；S2、根据车辆的移动时间确定车载应用的卸载比例；S3、根据车载应用的卸载比例确定卸载任务集合；S4、将卸载任务集合与路边单元集合进行匹配运算。本发明中，根据车辆的移动特性动态地选择路边单元，基于路边单元的运算资源合理地设定卸载比例，更加精准地将卸载任务与路边单元进行匹配。

Description

一种基于边缘计算的任务卸载方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是一种基于边缘计算的任务卸载方法。
背景技术
随着移动通信的发展以及5G技术的普及，带动了车联网技术的发展，例如自动驾驶、增强现实、车载音视频等技术的使用越来越广泛。车联网技术的应用发展使应用的计算复杂度和规模不断提高，造成车辆自身的计算能力不足以支持如此复杂的应用的正常运行，相关技术中通常采用路边单元作为边缘服务器，将车辆产生的任务，选择性地卸载到计算能力更强的路边单元进行处理，以减轻车辆的计算负荷。
现有技术中，仅考虑信号传播距离维度的通信环境指标来将车辆产生的任务卸载到各节点，未充分考虑车辆的移动特性，导致任务量分配的不准确。
发明内容
为了解决现有技术中车辆产生的任务分配不准确的技术问题，本发明提出的基于边缘计算的任务卸载方法具体包括如下步骤：
S1、根据车辆的运动轨迹确定路边单元集合；
S2、根据车辆的移动时间确定车载应用的卸载比例；
S3、根据车载应用的卸载比例确定卸载任务集合；
S4、将卸载任务集合与路边单元集合进行匹配运算。
优选的，在所述S1中，路边单元沿道路等间距地进行分布，根据车辆的当前位置和导航信息，确定车辆从当前位置至目的地的具体路线，将具体路线沿途的路边单元作为路边单元集合。
优选的，每个路边单元包括相同数量的边缘服务器。
优选的，在所述S2中，根据公式TC=（TD×CS）/CHV计算车辆可以得到的计算时间TC，其中，TD表示根据车辆的移动速度和当前路况预测的车辆从当前位置行驶至目的地的移动时间，CS表示每个路边单元包括的边缘服务器数量，CHV表示路边单元连接的车辆数量的历史平均值，基于计算时间TC确定车载应用的卸载比例。
优选的，确定车载应用的卸载比例具体包括如下步骤：
S21、将车载应用分为计算密集型应用和简单应用，设定计算密集型应用的卸载比例LC和简单应用的卸载比例LS；
S22、根据卸载比例LC确定需要卸载的计算密集型应用，根据卸载比例LS确定需要卸载的简单应用，计算边缘服务器处理车辆当前所有的需要卸载的车载应用所需的时间TVA，根据公式K=TVA/TC计算时间比例K；
S23、在K>0.8的情况下，降低卸载比例LC或LS，返回S22；
S24、在K>0.7且K≤0.8的情况下，将当前的卸载比例LC和LS确定为最终的卸载比例；
S25、在K>0.5且K≤0.7的情况下，将LC增加0.025，返回S22；
S26、在K≤0.5的情况下，将LC和LS均增加0.025，返回S22。
优选的，在所述S23中，若LS≥0.05，则将LS降低0.05，若LS<0.05，则将LC降低0.05。
优选的，在所述S3中，根据最终确定的卸载比例LC确定需要卸载的计算密集型应用，根据应用的优先级将计算密集型应用进行排列，再将各个计算密集型应用分解为N个具有执行先后顺序的子任务，形成最终的复杂运算卸载任务集合，根据最终确定的卸载比例LS确定需要卸载的简单应用，根据应用的优先级将简单应用进行排列，形成最终的简单运算卸载任务集合。
优选的，在所述S4中，具体包括如下步骤：
S41、根据复杂运算和简单运算的运算比例分配边缘服务器；
S42、根据运算处理时间将卸载任务集合分配至每个路边单元。
优选的，在所述S41中，根据公式CK=TCL/（TCL+TSL）计算运算比例CK，其中，TCL表示边缘服务器处理复杂运算卸载任务集合中所有任务所需的时间，TSL表示边缘服务器处理简单运算卸载任务集合中所有任务所需的时间，每个路边单元中将|CS×CK|台边缘服务器用于处理复杂运算卸载任务集合，其中|…|表示取整运算，将（CS-|CS×CK|）台边缘服务器用于处理简单运算卸载任务集合。
优选的，在所述S42中，对于路边单元集合中的第一个路边单元，根据车辆的移动速度和当前路况预测车辆通过当前路边单元所覆盖的通讯范围的时间TD1，获取当前路边单元在当前时段连接车辆的历史数据CHV1，则复杂运算时间TCC=（TD1×|CS×CK|）/CHV1，按照顺序选取复杂运算卸载任务集合中的部分任务分配至对应的边缘服务器，选取标准为（TCC-TCCS）<TCT，其中，TCCS表示边缘服务器处理选取任务的总时间，TCT表示边缘服务器处理复杂运算卸载任务集合中去除选取任务后的首个任务所需的时间，简单运算时间TSC=（TD1×（CS-|CS×CK|））/CHV1，按照顺序选取简单运算卸载任务集合中的部分任务分配至对应的边缘服务器，选取标准为（TSC-TSCS）<TST，其中，TSCS表示边缘服务器处理选取任务的总时间，TST表示边缘服务器处理简单运算卸载任务集合中去除选取任务后的首个任务所需的时间，路边单元集合中的其余路边单元按照顺序依次执行相同的操作，直至卸载任务集合中的任务均分配完毕。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
根据车辆的移动特性动态地选择路边单元，基于路边单元的运算资源合理地设定卸载比例，更加精准地将卸载任务与路边单元进行匹配。
附图说明
图1是本发明任务卸载方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的实施例做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提出的基于边缘计算的任务卸载方法具体包括如下步骤：
S1、根据车辆的运动轨迹确定路边单元集合，具体地，路边单元沿道路等间距地进行分布，每个路边单元包括相同数量的边缘服务器，覆盖一定的通讯范围，根据车辆的当前位置和导航信息，确定车辆从当前位置至目的地的具体路线，将具体路线沿途的路边单元作为路边单元集合。
S2、根据车辆的移动时间确定车载应用的卸载比例，具体地，根据车辆的移动速度和当前路况预测车辆从当前位置行驶至目的地的移动时间TD，根据公式TC=（TD×CS）/CHV计算车辆可以得到的计算时间TC，其中，CS表示每个路边单元包括的边缘服务器数量，CHV表示路边单元连接的车辆数量的历史平均值，由路边单元集合中各个路边单元在当前时段连接车辆的历史数据求取算数平均值得到，基于计算时间TC确定车载应用的卸载比例，确定车载应用的卸载比例具体包括如下步骤：
S21、将车载应用分为计算密集型应用和简单应用，设定计算密集型应用的卸载比例LC和简单应用的卸载比例LS。
S22、根据卸载比例LC确定需要卸载的计算密集型应用，根据卸载比例LS确定需要卸载的简单应用，计算边缘服务器处理车辆当前所有的需要卸载的车载应用所需的时间TVA，根据公式K=TVA/TC计算时间比例K。
S23、在K>0.8的情况下，降低卸载比例LC或LS，返回S22，具体地，若LS≥0.05，则将LS降低0.05，若LS<0.05，则将LC降低0.05。
S24、在K>0.7且K≤0.8的情况下，将当前的卸载比例LC和LS确定为最终的卸载比例。
S25、在K>0.5且K≤0.7的情况下，将LC增加0.025，返回S22。
S26、在K≤0.5的情况下，将LC和LS均增加0.025，返回S22。
S3、根据车载应用的卸载比例确定卸载任务集合，具体地，根据最终确定的卸载比例LC确定需要卸载的计算密集型应用，根据应用的优先级将计算密集型应用进行排列，再将各个计算密集型应用分解为N个具有执行先后顺序的子任务，形成最终的复杂运算卸载任务集合，根据最终确定的卸载比例LS确定需要卸载的简单应用，根据应用的优先级将简单应用进行排列，形成最终的简单运算卸载任务集合。
S4、将卸载任务集合与路边单元集合进行匹配运算，具体包括如下步骤：
S41、根据复杂运算和简单运算的运算比例分配边缘服务器，具体地，根据公式CK=TCL/（TCL+TSL）计算运算比例CK，其中，TCL表示边缘服务器处理复杂运算卸载任务集合中所有任务所需的时间，TSL表示边缘服务器处理简单运算卸载任务集合中所有任务所需的时间，每个路边单元中将|CS×CK|台边缘服务器用于处理复杂运算卸载任务集合，其中|…|表示取整运算，将（CS-|CS×CK|）台边缘服务器用于处理简单运算卸载任务集合。
S42、根据运算处理时间将卸载任务集合分配至每个路边单元，具体地，对于路边单元集合中的第一个路边单元，根据车辆的移动速度和当前路况预测车辆通过当前路边单元所覆盖的通讯范围的时间TD1，获取当前路边单元在当前时段连接车辆的历史数据CHV1，则复杂运算时间TCC=（TD1×|CS×CK|）/CHV1，按照顺序选取复杂运算卸载任务集合中的部分任务分配至对应的边缘服务器，选取标准为（TCC-TCCS）<TCT，其中，TCCS表示边缘服务器处理选取任务的总时间，TCT表示边缘服务器处理复杂运算卸载任务集合中去除选取任务后的首个任务所需的时间，简单运算时间TSC=（TD1×（CS-|CS×CK|））/CHV1，按照顺序选取简单运算卸载任务集合中的部分任务分配至对应的边缘服务器，选取标准为（TSC-TSCS）<TST，其中，TSCS表示边缘服务器处理选取任务的总时间，TST表示边缘服务器处理简单运算卸载任务集合中去除选取任务后的首个任务所需的时间，路边单元集合中的其余路边单元按照顺序依次执行相同的操作，直至卸载任务集合中的任务均分配完毕。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于边缘计算的任务卸载方法，其特征在于，所述任务卸载方法具体包括如下步骤：
S1、根据车辆的运动轨迹确定路边单元集合；
S2、根据车辆的移动时间确定车载应用的卸载比例；
S3、根据车载应用的卸载比例确定卸载任务集合；
S4、将卸载任务集合与路边单元集合进行匹配运算。
2.根据权利要求1所述的任务卸载方法，其特征在于，在所述S1中，路边单元沿道路等间距地进行分布，根据车辆的当前位置和导航信息，确定车辆从当前位置至目的地的具体路线，将具体路线沿途的路边单元作为路边单元集合。
3.根据权利要求2所述的任务卸载方法，其特征在于，每个路边单元包括相同数量的边缘服务器。
4.根据权利要求3所述的任务卸载方法，其特征在于，在所述S2中，根据公式TC=（TD×CS）/CHV计算车辆可以得到的计算时间TC，其中，TD表示根据车辆的移动速度和当前路况预测的车辆从当前位置行驶至目的地的移动时间，CS表示每个路边单元包括的边缘服务器数量，CHV表示路边单元连接的车辆数量的历史平均值，基于计算时间TC确定车载应用的卸载比例。
5.根据权利要求4所述的任务卸载方法，其特征在于，确定车载应用的卸载比例具体包括如下步骤：
S21、将车载应用分为计算密集型应用和简单应用，设定计算密集型应用的卸载比例LC和简单应用的卸载比例LS；
S22、根据卸载比例LC确定需要卸载的计算密集型应用，根据卸载比例LS确定需要卸载的简单应用，计算边缘服务器处理车辆当前所有的需要卸载的车载应用所需的时间TVA，根据公式K=TVA/TC计算时间比例K；
S23、在K>0.8的情况下，降低卸载比例LC或LS，返回S22；
S24、在K>0.7且K≤0.8的情况下，将当前的卸载比例LC和LS确定为最终的卸载比例；
S25、在K>0.5且K≤0.7的情况下，将LC增加0.025，返回S22；
S26、在K≤0.5的情况下，将LC和LS均增加0.025，返回S22。
6.根据权利要求5所述的任务卸载方法，其特征在于，在所述S23中，若LS≥0.05，则将LS降低0.05，若LS<0.05，则将LC降低0.05。
7.根据权利要求5所述的任务卸载方法，其特征在于，在所述S3中，根据最终确定的卸载比例LC确定需要卸载的计算密集型应用，根据应用的优先级将计算密集型应用进行排列，再将各个计算密集型应用分解为N个具有执行先后顺序的子任务，形成最终的复杂运算卸载任务集合，根据最终确定的卸载比例LS确定需要卸载的简单应用，根据应用的优先级将简单应用进行排列，形成最终的简单运算卸载任务集合。
8.根据权利要求7所述的任务卸载方法，其特征在于，在所述S4中，具体包括如下步骤：
S41、根据复杂运算和简单运算的运算比例分配边缘服务器；
S42、根据运算处理时间将卸载任务集合分配至每个路边单元。
9.根据权利要求8所述的任务卸载方法，其特征在于，在所述S41中，根据公式CK=TCL/（TCL+TSL）计算运算比例CK，其中，TCL表示边缘服务器处理复杂运算卸载任务集合中所有任务所需的时间，TSL表示边缘服务器处理简单运算卸载任务集合中所有任务所需的时间，每个路边单元中将|CS×CK|台边缘服务器用于处理复杂运算卸载任务集合，其中|…|表示取整运算，将（CS-|CS×CK|）台边缘服务器用于处理简单运算卸载任务集合。
10.根据权利要求8所述的任务卸载方法，其特征在于，在所述S42中，对于路边单元集合中的第一个路边单元，根据车辆的移动速度和当前路况预测车辆通过当前路边单元所覆盖的通讯范围的时间TD1，获取当前路边单元在当前时段连接车辆的历史数据CHV1，则复杂运算时间TCC=（TD1×|CS×CK|）/CHV1，按照顺序选取复杂运算卸载任务集合中的部分任务分配至对应的边缘服务器，选取标准为（TCC-TCCS）<TCT，其中，TCCS表示边缘服务器处理选取任务的总时间，TCT表示边缘服务器处理复杂运算卸载任务集合中去除选取任务后的首个任务所需的时间，简单运算时间TSC=（TD1×（CS-|CS×CK|））/CHV1，按照顺序选取简单运算卸载任务集合中的部分任务分配至对应的边缘服务器，选取标准为（TSC-TSCS）<TST，其中，TSCS表示边缘服务器处理选取任务的总时间，TST表示边缘服务器处理简单运算卸载任务集合中去除选取任务后的首个任务所需的时间，路边单元集合中的其余路边单元按照顺序依次执行相同的操作，直至卸载任务集合中的任务均分配完毕。
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GR01 Patent grant
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