中国石油大学(华东)庞善臣获国家专利权
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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利一种基于边缘计算的高效家庭计算能力优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120162149B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510236428.4,技术领域涉及:G06F9/50;该发明授权一种基于边缘计算的高效家庭计算能力优化方法是由庞善臣;王璐琦;赵志远;王爽;桂海源;贺晓;刘体耀设计研发完成,并于2025-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于边缘计算的高效家庭计算能力优化方法在说明书摘要公布了:本发明属于边缘计算技术领域,特别涉及一种基于边缘计算的高效家庭计算能力优化方法。本发明为解决家庭智能化带来的家庭算力紧缺问题,在家庭计算中引入边缘计算。本发明构建了家庭算力调度模型,该模型更加贴合子任务关联的家庭场景,降低了家庭设备的任务处理时延。本发明使用块坐标下降法将非凸优化问题分解为卸载、算力优化、功率分配和带宽分配四个子问题。并提出整体优化的HOME算法,实现了在家庭边缘服务器中轻量化部署快速做出任务处理及资源分配决策。最后通过在真实数据上的大量实验,证明了本发明所提方法的有效性和针对不同场景的可扩展性。
本发明授权一种基于边缘计算的高效家庭计算能力优化方法在权利要求书中公布了:1.一种基于边缘计算的高效家庭计算能力优化方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、构建家庭算力调度模型:该模型包括通信模型和计算模型,通信模型用于计算任务卸载时延,计算模型用于计算任务在计算过程中产生的时延; S2、进行问题定义,问题定义表示为: ; 其中,,表示卸载策略,表示子任务由家庭设备进行计算,表示子任务由边缘服务器进行计算,表示家庭设备的发射功率,约束C1表示每个子任务可以由边缘服务器或家庭设备计算,约束C2和约束C3限制了家庭设备和边缘服务器的CPU时钟频率范围,表示家庭设备的CPU时钟频率大小,表示边缘服务器的CPU时钟频率大小,,分别表示家庭设备和边缘服务器的CPU时钟频率上限,对家庭设备计算任务时的能耗进行约束由C4表示,表示能耗上限,约束C5和约束C6限制了家庭设备的发射功率范围,约束C6通过设定最低信噪比保障了家庭设备的通信条件,同时设定最高信噪比使得满足家庭设备通信质量的前提下防止发射功率过高产生额外能耗,约束C7表示每个家庭设备可以被分配的带宽比例大小,表示每个家庭设备拥有子任务个数,为家庭设备所分配的带宽比例,表示第u个家庭设备的第s个子任务在家庭设备上的计算时间,表示第u个家庭设备的第s个子任务在边缘服务器上的计算时间,表示第u个家庭设备到边缘服务器e的信噪比,表示家庭设备计算过程消耗的能量; S3、进行算法设计和复杂度分析,采用BCD方法先将步骤S2中的问题分解为四个子问题进行求解,然后设计HOME算法对其进行整体求解,具体包括子问题解决、整体优化和复杂度分析; 步骤S3中,子问题分解包括卸载决策优化、算力优化、功率分配优化和带宽分配优化,其中,带宽分配优化中,将带宽分配子问题表示如下: ; 带宽分配优化的目标函数为关于单调递减函数,其目标函数最小值在变量的最大值处取得: ; 其中,表示为噪音功率,表示第个家庭设备的第个子任务大小,表示处理一个单位字节该任务数据所需的CPU周期数即任务复杂度,表示第u个家庭设备到边缘服务器e的信道增益,为带宽大小。
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