[發明專利]一種基于博弈論的移動邊緣計算設備計算卸載方法

有效

• 申請號: 202310880594.9
• 申請日: 2023-07-18
• 公開（公告）號: CN116600348B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 白琳;韓瑞;于越;王佳星
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04W28/082
• 分類號: H04W28/082;H04W28/086;H04W28/084;G06N5/04
• 代理公司: 重慶拓尋知識產權代理事務所(普通合伙) 50313
• 代理人: 雷鈔

本發明公開了一種基于博弈論的移動邊緣計算設備計算卸載方法，屬于移動邊緣計算技術領域，本發明考慮了卸載的能耗與時間的綜合成本，同時以有效帶寬理論分析了多用戶卸載時服務器排隊時延對用戶卸載策略的影響，實現了在時變信道場景下多用戶計算卸載的納什均衡。本方法可以使用戶在不同的計算任務下根據服務器的排隊情況做出最優的決策，以實現整體的納什均衡。

技術領域

本發明屬于移動邊緣計算技術領域，具體涉及一種基于博弈論的移動邊緣計算設備計算卸載方法。

背景技術

對于能量受限的物聯網設備，移動邊緣計算是一項解決其數據采集和計算能力有限的問題的很有前景的技術。用戶可以將計算任務卸載到計算能力要比用戶強得多的邊緣計算服務器，以提高處理速度以及分散計算負擔。但是如果太多的用戶選擇同時卸載任務，則會導致服務器擁堵，響應時間過長。因此，研究用戶的卸載策略對于移動邊緣計算卸載是至關重要的。博弈論是一種用于研究多個用戶具有競爭機制場景的方法，因此已經有不少研究將博弈論應用于移動邊緣計算場景，產生了卸載博弈。但是目前的方法主要有以下的不足：一是服務器要占用的無線通信資源會隨用戶數增長而增加，這在用戶數量較大時是難以容忍的；二是每個用戶的傳輸速率受其他選擇卸載的用戶數量的影響；三是卸載策略僅考慮了能耗或卸載時間的影響，沒有考慮綜合成本；四是沒有考慮多用戶卸載時排隊時延對計算速度的影響。因此，在移動邊緣計算的計算卸載博弈方法中，還缺少考慮服務器排隊時延以及同時考慮能耗和時間的綜合成本的卸載策略。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于博弈論的移動邊緣計算設備的計算卸載方法策略，該方法考慮了卸載的能耗與時間的綜合成本，同時以有效帶寬理論分析了多用戶卸載時服務器排隊時延對用戶卸載策略的影響，實現了在時變信道場景下多用戶計算卸載的納什均衡。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于博弈論的移動邊緣計算設備計算卸載方法，包括以下步驟：

S1：在一個邊緣計算服務器，個用戶和個正交信道中，每個用戶選擇在本地執行計算任務，或將計算任務通過信道卸載到基站進行計算；

S2：在發射端采用功率控制以滿足在基站處的信噪比，計算用戶在每個時隙向基站發送的數據比特數；

S3：如果只有一個用戶選擇了信道，那么基站向用戶發送確認（Acknowledgment，ACK）信號；如果同時有多個用戶選擇同一信道進行卸載，則基站向每個用戶發送否定確認（Negative?Acknowledgment，NACK）信號，收到NACK的用戶在本地進行計算任務；

S4：計算用戶計算消耗的能量、完成計算任務消耗的時間，考慮用戶計算卸載時的能耗和時間消耗的綜合成本；

S5：計算卸載博弈的納什均衡，找到實現納什均衡的用戶策略；

S6：利用有效帶寬理論對卸載用戶的服務器排隊處理時延進行分析，根據估計的卸載的綜合成本決定自己的卸載概率，以實現整體的納什均衡。

進一步，步驟S1中，假設有一個邊緣計算服務器以及個用戶，同時有個正交信道；個正交信道被當作用戶隨機接入的共享信道資源；用戶通過信道到達基站服務器的信道系數表示為；每個用戶選擇在本地執行計算任務，或者選擇將計算任務通過信道卸載到基站進行計算；用戶選擇具有最大信道增益的信道進行卸載，即：

其中。

進一步，步驟S2具體包括：

假設在發射端采用功率控制以滿足在基站處的信噪比，即：