雾辅助物联网中公平节能的计算迁移

作     者：陈思光 尤子慧 CHEN Si-guang;YOU Zi-hui

作者机构：南京邮电大学江苏省宽带无线通信和物联网重点实验室南京210003 南京邮电大学江苏省通信与网络技术工程研究中心南京210003 

出 版 物：《工程科学学报》 (Chinese Journal of Engineering)

年 卷 期：2022年第44卷第11期

页      面：1926-1934页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61971235,61771258) 江苏省“333高层次人才培养工程”资助项目 南京邮电大学‘1311’人才计划资助项目 中国博士后科学基金(面上一等)资助项目(2018M630590) 网络与信息安全安徽省重点实验室开放课题资助项目(AHNIS2020001) 江苏省博士后科研资助计划资助项目(2021K501C) 赛尔网络下一代互联网技术创新资助项目(NGII20190702) 

主　　题：计算迁移 雾计算 公平性指标 能耗最小化 网络寿命 

摘      要：为了构建绿色且长生命周期的物联网,本文提出了一种雾辅助的公平节能物联网计算迁移方案.首先,基于雾节点计算能力、带宽资源以及融合雾节点能耗公平性的迁移决策的联合考量,构建了一个最小化所有任务完成总能耗的优化问题.其次,提出了基于动量梯度和坐标协同下降的公平性能耗最小化算法用于解决上述混合整数非线性规划问题.该算法基于雾节点的历史平均能耗、距离、计算能力以及剩余能量值设计了公平性指标以获得对于雾节点能耗公平性最优的迁移决策;通过提出的动量梯度与坐标协同下降法,联合优化雾节点分配给各个任务的计算及带宽资源占比,达到最小化任务处理总能耗.最后,仿真结果表明本文方案能够取得较快的收敛速度,且与随机选择和贪婪任务迁移方案两种基准方案相比,本文方案的总能耗最低,雾节点的能耗公平性最高,且网络寿命分别平均提高了23.6%和31.2%.进一步地,该方案在不同雾节点数量以及不同任务大小的环境下仍然能够保持性能优势,体现了方案鲁棒性高的特点.