移动边缘计算中卸载决策与资源分配算法研究

来源 :佟令宇 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuchen112
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
随着万物互联时代的到来,物联网设备的种类与数量正以前所未有的速度不断增加,同时承载了人们多样化需求的物联网设备,所需要执行的任务也变得更加丰富多样。虚拟现实,在线视频处理等之前难以想象的技术逐渐变成现实。然而由于移动设备的体积受限,其自身的计算能力和电池容量不足以完成这些需要密集型计算的任务,而云计算又过于遥远,势必会带来过高的延迟。作为一种新型的计算架构,移动边缘计算成为一种有前景的解决方案。移动边缘计算改进了云计算将计算资源中心化的运作方式,将具有一定计算能力的边缘服务器部署到物联网设备的近处,使得需要进行密集型计算的物联网设备可以将任务就近执行,实现更好的任务执行体验。在移动边缘计算中,卸载决策与资源分配问题一直是影响系统性能的主要问题,本文从运营商角度和移动设备两个角度出发研究此问题,在运营商角度求解卸载决策问题与资源分配问题,在移动用户角度求解卸载决策问题。针对运营商角度的卸载决策与资源分配问题,本文提出了一种基于凸优化理论和遗传算法的分层优化算法。首先建立对应的网络模型,时延模型与能耗模型,再根据上述模型将问题表述为一个有约束的优化问题。之后根据问题与约束条件的特点,将问题拆解为资源分配问题和卸载决策问题两个子问题。通过研究资源分配问题的特点,发现该问题可以表述为一个凸优化问题,可以使用库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件进行求解。在卸载决策问题中仔细研究决策矩阵的维度特征,根据遗传算法的思想设计了一种启发式算法进行求解,最终得到本文所使用的分层优化算法。经过与几种基线算法进行对比,验证了本文所提出的分层优化算法可以取得更低的时延与能耗。针对移动用户角度的卸载决策问题,本文提出了一种基于深度Q学习(Deep Q Network,DQN)算法的卸载决策算法。首先根据任务本地计算和边缘计算的特点,分别建立本地计算队列,任务传输队列和边缘计算队列三个队列用来模拟任务的排队情况,之后根据系统运行产生的时延能耗定义成本函数,并将卸载决策问题表示为一个长期成本最小化问题。考虑到DQN算法在寻找最优决策策略时的优秀性能,建立了基于DQN的卸载决策方案,并根据系统的特点详细设计了系统状态,动作和奖励方程。根据系统状态的特点设计神经网络结构,最终实现使用DQN算法得到稳定的卸载决策策略使得系统长期成本最小化。
其他文献
标识解析体系作为工业互联网的关键神经系统,是支撑工业互联网网络互联互通的基础设施,也是实现工业互联网数据共享共用的关键。在工业互联网中使用的标识数据有多元化的特点,Handle、OID、Ecode等新型标识体系被提出并得到应用,网络空间呈现出多种标识体系共存的局面。然而多数标识体系只能独立工作而无法实现体系间的标识数据交换,形成了各标识体系互相分离的现状,新型标识体系难以利用现有的设施,部署成本较
学位
外辐射源雷达是一种利用第三方合作或非合作信号源实现目标探测和环境监测的多基地雷达系统,具有架设成本低、隐蔽性强等优势。随着通信技术的发展,越来越多的信号形式也逐渐成为外辐射源雷达领域的研究热点。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术通过同时发射多个正交的子载波来传输通信信息,具有频谱利用率高、带宽大、调制解调原理简单的特点
学位
基于超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)的室内定位技术凭借其高时间分辨率、高测距精准度以及优异的抗干扰能力在众多基于无线电信号的室内定位技术中脱颖而出。本课题以超宽带室内定位系统研究为基础,针对其非视距条件下产生较大非视距误差的问题,研究非视距误差抑制方法,分别给出了基于非视距数据剔除、基于二重粒子滤波算法、基于组合定位三种非视距误差抑制方法,并通过仿真和实验证实了三种方法的有效性。本
学位
单兵班组在室外树林中执行消防或抓捕任务时,身处的环境复杂、处置的情况紧急、卫星信号易被遮挡。在此环境中,单兵之间相互的测距和测向信息,是实现协同导航的前提条件,可以增强单兵环境感知能力,提高任务效率。当前,在提高测距精度方面,学者多针对宽泛环境展开研究,缺乏针对树林环境的特定模型。在UWB测向阵列方面,学者广泛采用单一的干涉式测向技术,不具备抗多径能力。在多节点协调测距方面,大部分研究都集中在移动
学位
半球谐振陀螺是惯性技术领域中最具发展潜力的高精度测量元件,全角模式下半球谐振陀螺可以实现高动态范围测量,扩大了半球谐振陀螺的应用场合。但是,由于加工、制造及装配工艺的缺陷,半球谐振陀螺表头会不可避免地引入检测误差、驱动误差和阻尼不均匀、质量不平衡等特征误差,降低了陀螺的测量精度。因此,本文针对上述误差,提出了检测误差参数、驱动误差参数和特征误差参数的辨识方法,为后续陀螺误差补偿、提高测量精度提供了
学位
LoRa(Long Range)作为一种低功率广域网(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)技术,以其低功耗、远距离、低成本的特性迅速发展成为世界范围内最成熟、商业化程度最高的物联网技术之一。但是其媒体访问控制(Medium Access Control,MAC)层采用ALOHA随机接入协议,在面对未来物联网海量接入的场景时会产生严重碰撞,导致网络质量严重下降,因此如
学位
降雨预测与人们的生产生活息息相关,特别是短时临近的降雨预测。短时临近的降雨预测主要通过雷达回波预测出未来几小时内的降雨情况,实现短时临近的精准预测可以有效应对重大降雨灾害,保障人们的生命安全,避免重大经济损失。因此对于短时临近降雨的精准预测一直是气象领域的重要研究方向之一。近些年来,伴随着机器学习特别是深度学习的不断发展,人工智能的方法广泛应用于各个领域,同样的气象领域通过与人工智能方法的结合,实
学位
随着无线通信技术的飞速发展,天线作为接收和发射电磁波的器件,对于整个通信系统质量有决定性作用,通信系统的发展也对天线性能提出了更高的要求。一般需要天线具有稳定的带宽和带宽内稳定的方向图和增益,同时,应用于不同的场景,还需要所设计的天线体积更小和更低的加工成本。因为Ka波段与毫米波交叉的频段具备毫米波在成像、小型化、高速数据传输等优点,因此,Ka波段圆极化天线在卫星通信和5G通信领域广泛使用,圆极化
学位
同步定位与地图构建即SLAM(Simultaneous Localization and Mapping),是指在未知环境下利用传感器的数据测量,对自身位姿状态进行定位并对周围环境进行感知和构图。目前的移动机器人在复杂场景下无法代替专业人员快速精准地完成任务,而结合SLAM技术的穿戴式设备可以在高度动态的条件下实现对穿戴人员的实时定位,同时发送和记录环境信息,有效协助使用人员在未知环境下执行特殊任
学位
随着现代社会科技水平和人民生活水平的提升,无线移动网络正在逐步成为人们日常生活中不可或缺的一部分。在使用无线移动网络传输信息的过程中,私密和敏感信息的含量逐步提高,因此对无线通信系统的安全性和保密性提出了进一步的要求。瞬时宽谱连续载波无线传输技术可实现更高级别的安全通信,即隐蔽无线传输信号,使第三方无法判断通信行为是否存在。然而,该技术还处于初步发展阶段,载波信号产生、发射、传输、接收以及处理等相
学位