一种移动区块链中智能资源分配方法组成比例

本发明专利技术属于工业物联网技术领域，公开了一种移动区块链中智能资源分配方法。具体地，通过区块链和移动边缘计算技术建立用于在移动设备交易过程中保护其隐私和数据安全的移动区块链框架，其包含了三个模块：移动区块链模块、任务卸载模块和决策制定模块；对系统中设备的效用进行建模，并建立小基站带宽以及算力资源联合分配模型；将上述联合分配模型分解为两个子模型，分别为带宽分配子模型和算力分配子模型；设计深度强化学习与粒子群优化结合的方法求解带宽分配子模型和算力分配子模型。本发明专利技术提出了一种保护移动设备隐私和数据安全的移动区块链框架，并为带宽和算力资源联合分配问题提供了一种新的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种移动区块链中智能资源分配方法
本专利技术属于工业物联网
，具体涉及一种用于在移动设备交易过程中保护其隐私和数据安全的移动区块链系统，尤其涉及到一种移动设备在挖矿过程中小基站的带宽和算力资源的联合分配系统。
技术介绍
工业物联网和无线通信技术的快速发展使得越来越多的移动设备参与到工业物联网中，保护移动设备在交易过程中的隐私和数据安全也变得越来越重要。然而传统的基于第三方机构的交易方式无法保证用户的隐私以及数据安全，而且具有单点故障的缺陷。即使少量的工作借助区块链和移动边缘计算技术解决上述问题，但是都忽略了设备的移动性以及小基站带宽和算力联合分配问题。对于区块链系统，矿工的挖矿效用也不可忽略。因此如何设计实际可行的移动区块链系统来保护移动设备在交易过程的隐私和数据安全并考虑设备的移动性、挖矿效用、小基站带宽和算力的联合分配问题及其高效求解需要研究人员进一步探索。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有研究的不足，结合区块链、移动边缘计算技术以及人工智能算法，提出一种移动区块链中的智能资源分配系统。本专利技术根据区块链本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动区块链中智能资源分配方法，其特征在于，步骤如下：/n步骤1)：通过区块链和移动边缘计算技术建立用于在移动设备交易过程中保护其隐私和数据安全的移动区块链框架；该框架包含三个模块：移动区块链模块、任务卸载模块和决策制定模块；/n1.1)移动区块链模块设计/n移动区块链模块由移动设备组成；在移动区块链模块中，每个移动设备都配置区块链应用并且它们之间直接地进行交易不需要第三方机构参与；每个移动设备作为区块链中的矿工，随时地参与挖矿从而获得成功挖矿的奖励；/n1.2)任务卸载模块设计/n在挖矿过程中将挖矿任务即工作量证明卸载到其附近的小基站；小基站部署移动边缘计算服务器，并且每个小基站需要为...

【技术特征摘要】
1.一种移动区块链中智能资源分配方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1)：通过区块链和移动边缘计算技术建立用于在移动设备交易过程中保护其隐私和数据安全的移动区块链框架；该框架包含三个模块：移动区块链模块、任务卸载模块和决策制定模块；
1.1)移动区块链模块设计
移动区块链模块由移动设备组成；在移动区块链模块中，每个移动设备都配置区块链应用并且它们之间直接地进行交易不需要第三方机构参与；每个移动设备作为区块链中的矿工，随时地参与挖矿从而获得成功挖矿的奖励；
1.2)任务卸载模块设计
在挖矿过程中将挖矿任务即工作量证明卸载到其附近的小基站；小基站部署移动边缘计算服务器，并且每个小基站需要为向其请求服务的移动设备分配有限的算力和带宽；最后每个小基站需要立即将挖矿任务的计算结果返回给设备；
1.3)决策制定模块设计
决策制定模块中包含一个控制器；该控制器与各个小基站交互并且收集所有小基站以及其所连设备的信息，具体包括每个小基站的总算力、总带宽以及其连接的所有设备的挖矿任务信息；最后，控制器为每个小基站制定最佳的带宽和算力分配策略并立即将分配策略发送给各个小基站；
步骤2)：对系统中设备的效用进行建模，并建立小基站带宽以及算力资源联合分配模型；
2.1)抽象设备的效用
小基站的信道是有限状态的马尔可夫信道，并且当在决策时期k时，当设备n向小基站m上传挖矿任务时的信道信号噪声比为SNRn,m(k)；当设备n从小基站m下载挖矿任务结果时的信道信号噪声比为SNRm,n(k)；
设备n向小基站m上传挖矿任务的速率为：



其中，bn,m是小基站m为设备n分配的带宽；
设备n从小基站m下载挖矿任务结果的速率为：



其中，bn是设备n的带宽；
设备n向小基站m上传挖矿任务的时间为：



其中，Dn是设备n的挖矿任务的数据大小；
设备n从小基站m下载挖矿任务结果的时间为：



其中，In是设备n的挖矿任务结果的数据大小；
设备n的挖矿任务在小基站m上的处理时间为：



其中，Yn是完成设备n的挖矿任务所需要的CPU周期数，fn,m是小基站m为设备n分配的算力；
设备n的挖矿时间为：



设备n的挖矿成本为：



其中，∈是单位能量所对应的成本，En是设备n的发射功率，pn,m是设备n对小基站m上的移动边缘计算服务器的单位时间租赁成本；
设备n成功求解其挖矿任务，即PoW难题的概率为：



其中，α和β分别是设备分配的算力和带宽对其求解挖矿任务重要性，M是小基站的数量，Nm是将挖矿任务卸载到小基站m的移动设备的数量，fj,i(k)和bj,i(k)分别是在决策时期k时小基站i为设备j分配的算力和带宽；
假设区块链中成功挖矿服从均值为t0的泊松分布，则设备n挖出的块由于广播时间过长而成为孤儿块的概率为：



其中，Ni是将挖矿任务卸载到小基站i的设备数量，是区块链中所有的设备数量，φ是与广播时间有关的常数参数，是块的广播时间；
设备n成功挖矿的概率为：
Hn,m(k)＝δn,m(k)(1-θn,m)
设备n的挖矿奖励为：



其中，是挖矿的固定奖励，ηDn是挖矿的可变奖励，η是可变奖励中的常数参数，Dn是设备n的挖矿任务的数据大小，也就是块的大小；
设备n挖矿的效用为：
Un,m(k)＝Rn,m(k)-Cn,m(k)
2.2)建立小基站带宽以及算力资源联合分配模型
为了最大化所有移动设备长期的挖矿效用，小基站带宽以及算力资源联合分配模型如下：
P:
s.t....

【专利技术属性】
技术研发人员：宁兆龙，孙守铭，王小洁，张凯源，董沛然，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21