[發明專利]一種基于博弈論的多邊協同部分計算任務卸載方法

在審

• 申請號: 202310514104.3
• 申請日: 2023-05-08
• 公開（公告）號: CN116506897A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 鄒洋;孫慶慶
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W28/084;H04W28/086;H04L67/10
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本發明涉及邊緣計算領域，具體涉及一種基于博弈論的多邊協同部分計算任務卸載方法，該方法包括：構建基于多邊協同的部分計算任務卸載框架，邊緣節點上的初始任務之間具有相互依賴關系；根據計算任務之間的依賴關系構建計算任務模型；根據多邊協同的部分計算任務卸載框架和計算任務模型構建任務完成時延能耗加權和模型，從而得到任務完成代價最小化目標函數；對服務器端計算資源進行定價，并將Stackelberg博弈模型引入到多邊協同計算任務卸載框架中；改寫終端設備的目標函數和構建服務器端的目標函數；使用逆向歸納法求解終端設備的目標函數和服務器端的目標函數，使得終端設備的目標函數值最小，服務器端目標函數值最大。本發明的協同卸載方法在計算具有依賴關系的部分計算卸載任務時，可以保持系統所有任務的完成代價在較低的水平，能夠較好地應用在多邊緣協同的多任務計算場景，具有良好的經濟效益。

技術領域：本發明屬于邊緣計算領域，具體涉及一種基于博弈論的多邊協同部分計算任務卸載方法。

背景技術

近年來，隨著移動智能設備的普及以及5G等無線通信技術的發展，邊緣計算的應用越來越廣泛，如智能家居、智慧工廠、智慧城市以及車聯網。由于終端設備計算和存儲資源受限，邊緣計算框架可以將智能設備上的計算任務卸載到計算和存儲資源豐富的云或者邊緣計算節點進行。由于邊緣節點通常在終端設備就近部署，能夠更好地滿足終端計算密集型任務對低時延的要求。

邊緣計算中的任務卸載方式大致可以分為整體任務卸載和部分任務卸載。整體任務卸載將終端設備上的計算任務整體卸載到邊緣節點，以此來解決終端設備計算資源局限的問題，但一些任務可能對時延要求較高，整體卸載執行仍然不能滿足終端對任務低時延處理要求，此外，任務整體卸載到某個邊緣計算節點執行，也不利于充分利用邊緣計算框架的優勢，邊緣計算節點的資源利用率不高。部分任務卸載往往是將任務進行分解后，對邊緣節點進行部分卸載，此類卸載由于可以將任務的不同子任務卸載到多個不同的邊緣計算節點執行，不僅可以有效提升邊緣計算節點資源利用率，還能夠有效降低終端任務執行代價。

然而，在多個邊緣節點協同處理的任務卸載中，多數部分任務并未考慮到由于劃分后會存在的子任務間相互依賴關系。如何更好地在多個邊緣節點之間進行協同，即在考慮子任務間依賴關系的同時，降低任務執行整體代價方面，仍然缺少實用的解決方案。本發明針對具有依賴關系的部分任務的高效卸載，提出了一種基于博弈論的多邊協同部分計算任務卸載方法。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出了一種基于博弈論的多邊協同部分計算任務卸載方法，該方法包括：

S1：構建基于多邊協同的部分計算任務卸載框架，根據計算任務之間的依賴關系構建計算任務模型；

S2：根據步驟S1構建任務完成時延能耗加權和模型，得到任務完成時延能耗加權和最小化目標函數；

S3：對服務器端計算資源進行定價，并將Stackelberg博弈模型引入到多邊協同計算任務卸載框架中；

S4：根據步驟S2、S3進行改寫終端設備的目標函數和構建服務器端的目標函數；

S5：使用逆向歸納法求解終端設備的目標函數和服務器端的目標函數，使得終端設備的目標函數值最小，服務器端目標函數值最大。

優選的，構建基于多邊協同的部分計算任務卸載框架：

多邊協同的部分計算任務卸載框架包含多個邊緣節點，可以表示為S＝{1,2,...,p,...S}，邊緣節點之間可以互相協同處理計算任務；

進一步的，該模型中具有N個終端設備，分布在各個邊緣節點，每個終端設備上有M個具有依賴關系的任務；