(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210872704.2 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 北京邮电大 学 地址 100876 北京市海淀区西土城路10号 (72)发明人 周傲　马骁　袁进良　徐梦炜　 张紫慧　孙其博　王尚广　 (74)专利代理 机构 北京润泽恒知识产权代理有 限公司 1 1319 专利代理师 苟冬梅 (51)Int.Cl. G06F 9/50(2006.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 边缘网络下的任务可靠性保证方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种边缘网络下的任务可靠 性保证方法及系统， 涉及边缘网络技术领域。 方 法包括： 首先， 基于终端设备的移动性要求， 电量 监控要求以及CPU使用率要求， 择出目标终端设 备。 然后， 每个目标终端设备接收目标边缘服务 器下发的初始模 型， 并根据本地存储的样本数据 集， 对初始模型进行本地训练。 最后目标边缘服 务器接收每个目标终端设备上传的经过本地训 练得到的模 型参数， 已对目标边缘服务器中的全 局参数进行更新。 在本申请中， 通过选择在设备 选取过程中， 基于多种要求选择出具有最大可靠 性的目标 终端设备， 并在模型参数上传的过程进 行监控和约束， 从而保证了边缘网络下执行的任 务的可靠性。 权利要求书3页 说明书12页 附图3页 CN 115292037 A 2022.11.04 CN 115292037 A 1.一种边 缘网络下的任务可靠性保证方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 确定下一周期位于目标边缘服务器的覆盖范围内的第 一终端设备， 生成第 一终端设备 集合； 在所述第一终端设备集合中， 选取下一周期处于空闲状态的第二终端设备， 生成第二 终端设备集 合； 在所述第二终端设备集 合中， 选取 下一周期满足电量要求的目标终端设备； 每个所述目标终端设备接收所述目标边缘服务器下发的初始模型， 并根据本地存储的 样本数据集， 对所述初始模型进行本地训练； 所述目标边缘服务器接收每个所述目标终端设备上传的经过本地训练得到的模型参 数， 已对所述 目标边缘服务器中的全局 参数进行更新， 并继续执行确定下一周期位于目标 边缘服务器的覆盖范围内的第一终端设备， 生成第一终端设备集合的步骤， 直至达到预设 的全局训练轮次。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 确定下一周期位于所述目标边缘服务器覆 盖范围内的第一终端设备， 生成第一终端设备集 合的步骤， 包括： 根据总终端设备集合中每个终端设备的历史移动数据， 确定每个所述终端设备的状态 转移矩阵， 其中， 所述状态转移矩阵用于表征所述终端设备在下一周期由第一边缘服务器 移动到第二 边缘服务器的概 率； 根据所述每个终端设备当前周期的位置坐标信 息以及所述状态转移矩阵， 确定所述每 个终端设备 下一周期的关联边 缘服务器； 将所述关联边 缘服务器为所述目标边 缘服务器的终端设备， 确定为第一终端设备。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在所述第一终端设备集合中， 选取处于空 闲状态的第二终端设备， 生成第二终端设备集 合的步骤， 包括： 根据每个第一终端设备的历史CPU使用数据， 确定每个所述第一终端设备的CPU占用率 时间序列； 根据所述CPU占用率时间序列， 预测每 个所述第一终端设备在下一周期的CPU占用率； 根据所述每个所述第一终端设备在下一周期的CPU占用率与预设CPU占用率阈值的关 系， 确定所述第二终端设备。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在所述第二终端设备集合中， 选取满足电 量要求的目标终端设备的步骤 包括： 获取所述第二设备集 合中每个第二终端设备当前周期的电量信息； 根据预先建立的电量损失函数， 确定每 个所述第二终端设备 下一周期的电量信息； 根据每个所述第 二终端设备下一周期的电量信 息与预设电量阈值的关系， 确定所述目 标终端设备。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 每个所述目标终端设备接收所述目标边缘 服务器下发的初始模型， 并根据本地存储的样本数据集， 对所述初始模型进行本地训练的 步骤包括： 根据如下公式更新所述目标终端中初始模型的参数， 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115292037 A 2式中， wi(t+1)为目标终端设备下一周期的模型参数， η为代表学习率， f代表 本地的损失 函数， wi(t)为目标终端设备当前周期的模型参数。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述目标边缘服务器接收每个所述目标终 端设备上传的经 过本地训练得到的模型参数， 并进行聚合的步骤 包括： 获取全局计时器记录的模型参数 上传时间； 若所述模型参数上传时间大于所述全局计时器预设的合理超时时间， 则根据已经接收 的所述目标终端设备的模型参数以及对应的权重参数， 更新所述目标边缘服务器中的全局 参数， 并继续执 行确定下一周期位于目标边 缘服务器覆盖范围内的第一设备集 合的步骤。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 根据已经接收的所述目标终端设备的模型 参数以及对应的权 重参数， 更新所述目标边 缘服务器中的全局参数的步骤 包括： 根据如下公式更新所述目标边 缘服务器中的全局参数， 式中， w为所述目标边缘服务器的全局参数， |Di|代表每个 终端设备的训练集样本数， wi 为第i个目标终端设备的模型参数， |∪iDi|代表所有目标终端设备的样本总数， k为目标终 端设备的数量。 8.根据权利要求6所述的方法， 其特 征在于， 所述方法还 包括： 若所述模型参数上传时间小于或等于所述全局计时器预设的合理超时时间， 则确定所 述目标边 缘服务器已经接收到模型参数的目标终端设备的数量； 若所述目标边缘服务器已经接收到模型参数的目标终端设备的数量小于所述目标终 端设备的总数量， 则继续执 行获取全局计时器记录的模型参数 上传时间步骤。 9.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述全局计时器预设的合理超时时间是通 过以下步骤确定的： 获取每个所述目标终端设备的计算时间和通信时间； 根据所述计算时间和所述 通信时间， 确定每 个所述目标终端设备的合理超时 时间； 根据每个所述目标终端设备的合理超时 时间， 确定全局计时器的合理超时 时间。 10.一种边 缘网络下的任务可靠性保证系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 第一筛选单元， 用于确定下一周期位于目标边缘服务器的覆盖范围内的第一终端设 备， 生成第一终端设备集 合； 第二筛选单元， 用于在所述第一终端设备集合中， 选取下一周期处于空闲状态的第二 终端设备， 生成第二终端设备集 合； 第三筛选单元， 用于在所述第二终端设备集合中， 选取下一周期满足电量要求的目标 终端设备； 本地训练单元， 用于每个所述目标终端设备接收所述目标边缘服务器下发的初始模 型， 并根据本地存 储的样本数据集， 对所述初始模型进行本地训练； 更新单元， 用于所述目标边缘服务器接收每个所述目标终端设备上传的经过本地训练 得到的模型参数， 已对所述 目标边缘服务器中的全局 参数进行更新， 并继续执行确定下一 周期位于目标边缘服务器的覆盖范围内的第一终端设备， 生成第一终端设备集合的步骤，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115292037 A 3