Совместная оптимизация радиоресурсов и вычислительных ресурсов для многосотовых систем мобильных периферийных вычислений

Перенос вычислительно интенсивных задач с мобильных устройств на более производительные облачные серверы является перспективным методом повышения вычислительных возможностей мобильных устройств при одновременной экономии энергии их аккумуляторов. В данной статье рассматривается многосотовая система MIMO, в которой несколько мобильных пользователей (MU) запрашивают выгрузку вычислений на общий облачный сервер. Задача выгрузки формулируется как совместная оптимизация радиоресурсов — матриц передкодирования передачи мобильных пользователей — и вычислительных ресурсов — числа тактов процессора в секунду, выделяемых облаком каждому мобильному пользователю, — с целью минимизации суммарного энергопотребления пользователей при соблюдении ограничений по задержке. Полученная задача оптимизации является невыпуклой как по целевой функции, так и по ограничениям. Тем не менее в случае одного пользователя удаётся получить глобально оптимальное решение в замкнутой форме. Для более сложного многопользовательского сценария предлагается итерационный алгоритм, основанный на новом методе последовательного выпуклого приближения и сходящийся к локально оптимальному решению исходной невыпуклой задачи. Далее показывается, что предложенная алгоритмическая схема естественным образом приводит к распределённой параллельной реализации между точками радиодоступа, требующей лишь ограниченной координации и сигнализации с облаком. Численные результаты показывают, что предложенные методы превосходят алгоритмы раздельной оптимизации.