[發明專利]基于契約理論的任務卸載與資源分配優化方法及系統

有效

• 申請號: 202211264605.2
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115334551B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 趙楠;杜威;任凡;王娟;胡勝;孔祥斌
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/06;H04W28/08;G06N3/126
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種基于契約理論的任務卸載與資源分配優化方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

建立基站和邊緣服務器的模型，針對任務卸載場景，計算基站和邊緣服務器的效用；

構建基于契約理論的邊緣計算網絡任務卸載與資源分配聯合優化目標函數，

通過數學方法和遺傳優化算法求解基于契約理論的邊緣計算網絡任務卸載與資源分配聯合優化目標函數，獲取最優的契約項；

基站和邊緣服務器的模型包括1個基站和個邊緣服務器，表示為；其中基站具有部分處理任務的能力并且負責協調通信和計算資源；邊緣服務器的類型定義如下：將其按照升序分為個類型，表示為，其中，根據先前邊緣服務器的性能表現，基站可以預測的概率表示為，并且滿足；

基站為類邊緣服務器設計項條款，每一項條款對應每個類型的邊緣服務器；邊緣服務器在類型值為的情況下簽約合同項目，其中表示基站卸載到類型的邊緣服務器的計算任務比例系數，表示類型為的邊緣服務器提供的計算資源比例系數，是基站支付給類型為的邊緣服務器相應的獎勵；

在項目條款下，類型為的邊緣服務器消耗的能量表示為，其期望效用表示為：

(1)

其中，是邊緣服務器的類型，是基站支付給類型為的邊緣服務器相應的獎勵；

基站通過卸載任務到類型為的邊緣服務器上會減少其計算時延，表示為；因此，和個邊緣服務器簽訂契約，基站的效用可以表示為：

(2)

其中，是基站減少計算時延的單位效用；

契約需要滿足個人理性約束：

(3)

契約需要滿足激勵相容條件約束：

(4)

其中，，

表示類型為的邊緣服務器選擇與之類型匹配的項目條款時的效用；表示

類型為的邊緣服務器選擇與之類型不對應的項目條款

時的效用，表示除了之外的所有元素；

BS獲得最大期望效用的目標函數為：

(5)。

2.根據權利要求1所述的基于契約理論的任務卸載與資源分配優化方法，其特征在于：滿足，其中表示沒有計算任務卸載到類型為的邊緣服務器上計算，表示所有的計算任務都由類型為的邊緣服務器計算，表示所有的任務都在邊緣服務器上計算；滿足：，其中表示類型為的邊緣服務器沒有提供計算資源，表示類型為的邊緣服務器提供了自身的所有計算資源。

3.根據權利要求2所述的基于契約理論的任務卸載與資源分配優化方法，其特征在于：通過數學過程推導個人理性和激勵相容條件得到最優的獎勵，則：

(6)

其中，是基站通過卸載任務到類型為的邊緣服務器上會減少的計算時延；

通過遺傳算法求解目標函數，具體是：

將基站的效用定義為適應度函數；

將任務卸載比例和資源分配比例組合起來當作染色體，把適應度高的染色體作為精英留給下一代，適應度低的進行變異操作產生后代，適應度中等的用于產生父代；

交叉父代個體來產生后代，直至找尋到最優的個體，得到最優的契約。

4.一種基于契約理論的任務卸載與資源分配優化系統，其特征在于，包括：

第一模塊：被配置為用于建立基站和邊緣服務器的模型，針對任務卸載場景，計算基站和邊緣服務器的效用；

第二模塊：被配置為用于構建基于契約理論的邊緣計算網絡任務卸載與資源分配聯合優化目標函數，

第三模塊：被配置為通過數學方法和遺傳優化算法求解基于契約理論的邊緣計算網絡任務卸載與資源分配聯合優化目標函數，獲取最優的契約項；

基站和邊緣服務器的模型包括1個基站和個邊緣服務器，表示為；其中基站具有部分處理任務的能力并且負責協調通信和計算資源；邊緣服務器的類型定義如下：將其按照升序分為個類型，表示為，其中，根據先前邊緣服務器的性能表現，基站可以預測的概率表示為，并且滿足；

基站為類邊緣服務器設計項條款，每一項條款對應每個類型的邊緣服務器；邊緣服務器在類型值為的情況下簽約合同項目，其中表示基站卸載到類型的邊緣服務器的計算任務比例系數，表示類型為的邊緣服務器提供的計算資源比例系數，是基站支付給類型為的邊緣服務器相應的獎勵；

在項目條款下，類型為的邊緣服務器消耗的能量表示為，其期望效用表示為：

(1)

其中，是邊緣服務器的類型，是基站支付給類型為的邊緣服務器相應的獎勵；

基站通過卸載任務到類型為的邊緣服務器上會減少其計算時延，表示為；因此，和個邊緣服務器簽訂契約，基站的效用可以表示為：

(2)

其中，是基站減少計算時延的單位效用；

契約需要滿足個人理性約束：

(3)

契約需要滿足激勵相容條件約束：

(4)

其中，，

表示類型為的邊緣服務器選擇與之類型匹配的項目條款時的效用；表示

類型為的邊緣服務器選擇與之類型不對應的項目條款

時的效用，表示除了之外的所有元素；

BS獲得最大期望效用的目標函數為：

(5)。