[發明專利]一種動態定價的邊緣計算資源分配方法

在審

• 申請號: 202210372736.6
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN115941699A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉昊霖;徐卓;裴廷睿;李哲濤;朱江;龍賽琴;田淑娟;李艷春;曾麗
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H04L67/1023
• 分類號: H04L67/1023
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種動態定價的邊緣計算資源分配方法。首先根據邊緣計算場景得到所有終端用戶的任務資源需求和所有邊緣服務器的計算資源容量；然后構建終端用戶和邊緣服務器交易總效用最大化問題模型，邊緣服務器根據剩余資源數量動態地對每剩余單位資源定價，終端用戶對邊緣服務器出價，計算用戶和邊緣服務器交易的總效用；最后將邊緣服務器和終端用戶的匹配視為一個二部圖匹配問題，采用改進的匈牙利算法得到使交易總效用最大的最佳匹配。本發明能夠適用于邊緣計算網絡場景下終端用戶的任務卸載和邊緣服務器的資源分配，通過拍賣邊緣服務器的計算資源，最大化終端用戶和邊緣服務器交易的總效用。

技術領域

本發明主要涉及到邊緣計算領域，特別是涉及到一種動態定價的邊緣計算資源分配方法。

背景技術

隨著萬物互聯和5G時代的到來，智能終端已經深入生活和生產的各個方面，比如智能交通、智能家居、自動駕駛等等領域，而終端用戶的增長也帶來了暴增的數據量，且新興應用對數據和信息處理的要求越來越高。由于數據量的不斷增加和對數據處理要求的不斷提高，邊緣計算應運而生。邊緣計算作為一種層次化的分布式計算架構，通過利用網絡邊緣設備的計算和存儲能力，就近給用戶提供低延遲、高性能的計算服務，是繼云計算、移動互聯網、物聯網后的一種新型計算范式。

為了滿足終端用戶應用時延敏感、計算密集等需求，采用計算卸載技術，將每個用戶的任務部分地或完整地卸載到邊緣服務器中執行。而計算卸載中的資源分配能夠解決將任務卸載到哪里的問題。邊緣服務器有豐富的計算資源可出售，其可以根據剩余資源數量動態地定價，剩余資源越少則每單位計算資源價格更高，而用戶需要購買計算資源以完成計算卸載，因此合理的資源分配方案使用戶和邊緣服務器匹配能夠使用戶和邊緣服務器的總效用最大化。

綜上所述，在滿足邊緣服務器的資源容量限制的條件下，為提高邊緣服務器和用戶的總效用，需要利用計算卸載技術，邊緣服務器動態地對剩余資源定價，終端用戶購買邊緣服務器的計算資源以完成計算卸載，針對多用戶多邊緣服務器系統中的資源分配問題，采用合理的用戶和邊緣服務器匹配方案，使邊緣服務器和用戶的總效用最大化。

發明內容

本發明提出了一種動態定價的邊緣計算資源分配方法，主要應用于邊緣計算方面，主要優點是使用戶和邊緣服務器達到最佳匹配，從而能夠最大化邊緣計算網絡場景下用戶和邊緣服務器的交易總效用。本發明的方案具體如下：

1.網絡控制器可以通過一種近似算法來得到動態定價的資源分配方案：

步驟1、構建邊緣計算網絡場景，網絡中移動設備由集合U＝{u₁,u₂,...,u_i,...,u_m}表示，其中i表示用戶的序號，邊緣服務器由集合D＝{d₁,d₂,...,d_j,...,d_n}表示，其中j表示邊緣服務器的序號，假設用戶的任務不可分割；

步驟2、用戶需要購買邊緣服務器的資源以完成計算卸載，邊緣服務器向用戶出售資源并獲得報酬，邊緣服務器收益的函數為其中，y_j表示d_j出售的資源單元數量，g_j表示d_j因為提供資源而得到的報酬，p_j表示d_j每單元資源的真實成本，用戶的效用函數為其中s_i表示用戶u_i獲得的資源的真實價值，t_i表示用戶u_i支付的金額，x_ij為用戶的匹配變量，若x_ij＝1，則表示用戶u_i獲得邊緣服務器的資源，若x_ij＝0，則表示用戶u_i沒有獲得邊緣服務器的資源，優化目標是使用戶和邊緣服務器交易的總效用到最大化，其中α為常量；