面向车联网的绿色边缘计算协同任务卸载调度

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近年来,车联网(IoV)技术快速发展,车辆可以提供多媒体娱乐、自动驾驶等智能车载服务,为用户提供各种实时便捷信息,但是车辆任务对延迟、带宽和能耗的要求都变得更高。边缘计算引入了接近最终用户的分布式处理能力,提高车联网系统的服务质量(QoS),但边缘计算的高能耗和高碳排放引发了人们对绿色边缘计算的强烈需求。为了提供令人满意的计算性能并实现绿色计算,本文研究了面向车辆网的绿色边缘计算系统(GEC-LoV),一方面,此系统集成软件定义网络(SDN)架构,使移动计算节点(即移动车辆)和固定边缘计算节点(即边缘服务器)协同计算,另一方面,此系统集成能量收集技术(EH),以有效利用具有时变性的混合可再生能源,实现边缘计算节点的自我可持续供电。本文制定基于能量收集的协作任务调度问题,提出一种有效的计算卸载策略和能量收集策略,即近似比为(2-ε)的协作任务调度算法(CTSEH);该算法根据时变性的系统任务量和混合可再生能源,在计算节点之间动态调度任务,最小化系统响应时间。理论分析和仿真实验结果均证明了CTSEH算法在有效利用绿色能源的同时降低系统响应时间。固定边缘计算节点的覆盖范围有限,部署车载边缘(V-edge)的新型移动边缘网络更能适用智慧城市多样化的计算需求,因此本文面向多用户的大规模车载边缘系统,设计了基于V-edge的用户分组任务调度机制(PUSTM),基于Bisecting K-means算法将用户分组,在任务组内执行高效的任务调度机制(TSM)得到高效的V-edge的调度方案,最大化V-edge的运行收益。理论分析表明TSM提供了 O(log OPT)近似比。最后,本文进行了广泛的仿真实验,结果表明,TSM的运行收益比随机任务调度算法的高出41.3%,比“树”启发式算法的多出14.9%,性能方面得到较大的提高,具有良好的有效性和可拓展性。
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