5G/B5G环境下移动社交云资源分配技术制造技术

本发明专利技术公开了一种5G/B5G环境下移动社交云资源分配技术，基于分解和支配的多目标优化资源分配方法，该方法构建了在5G/B5G环境中，面向社区的计算迁移场景下的移动社交云资源分配机制整体框架，并对系统各个模块的功能进行了介绍。此外，对系统的时延、能耗、社交虚拟货币支出和社交效益等多目标问题进行建模，设计基于分解和支配的多目标优化资源分配算法，本发明专利技术方法能够通过对系统多目标进行优化，从而有效提高了5G/B5G环境下云资源分配利用率和系统性能。和系统性能。和系统性能。

【技术实现步骤摘要】
5G/B5G环境下移动社交云资源分配技术


[0001]本专利技术属于5G/B5G环境下移动社交云资源分配的技术研究领域，特别涉及对移动社交云资源分配中计算迁移的时延、能耗等因素和移动社交网络中社交因素的分析，以及面向多目标的移动社交云资源分配机制。

技术介绍

[0002]面向5G/B5G万物互联环境，支撑5G/B5G智能场景对于巨连接、大流量、低时延、高可靠及快速演进的应用需求越来越高，本专利技术针对当前互联网对5G/B5G中移动社交云资源分配目标单一化问题，提出一种基于分解和支配的多目标优化资源分配方法。移动社交云是一种资源共享的基础设施，使有信任关系的人能够在社交圈子内(如社区)共享计算或数据服务，它是增强多用户协作的手段，可以极大地促进参与者之间的资源交换。
[0003]传统的社交云和移动云计算在资源分配时多采用博弈论和竞价拍卖等以价格为主导的策略，以提供统一和抽象的基础设施云服务，而移动社交云面对计算迁移应用场景下代理计算服务，除了资源交易价格，还要考虑任务计算量、时延和能耗等因素。本专利技术以一种新的合理有效的资源分配机制，来满足计算迁移场景下的移动社交云资源分配，相对已有方法是一种更加全面合理的面向社区的移动社交云资源分配机制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种5G/B5G环境下移动社交云资源分配技术，除了根据资源交易价格，还能够根据时延、能耗和社交关系等因素的合理有效的资源分配机制，来满足计算迁移场景下的移动社交云资源分配需求。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种基于分解和支配的多目标优化资源分配方法，分别从四个维度对资源分配的目标进行建模，通过寻找最优的资源匹配方案使得系统平均时延、平均能耗和用户平均开支最小化以及用户平均社交效益最大化，主要步骤如下：
[0006]步骤1确定本专利技术的研究场景，对面向社区的移动社交云系统抽象建模；
[0007]步骤2确定优化资源分配方法的优化目标；
[0008]步骤3对面向社区的移动社交云环境下资源分配问题从四个维度进行建模；
[0009]步骤4通过四个维度构造子目标函数，建立问题模型；
[0010]步骤5基于分解和支配关系构造用于优化多目标的云资源分配方法。
[0011]所述步骤1中的问题研究场景是在5G/B5G环境下面对的是社区中的计算迁移，对面向社区的移动社交云系统抽象和简化后，大概可以分为三层：资源域、物理域和社交域。
[0012]所述步骤2中的优化目标主要从四个维度考虑，分别是通过寻找最优的资源匹配方案使得系统平均时延、平均能耗和用户平均开支最小化以及用户平均社交效益最大化。
[0013]所述步骤3的具体步骤包括：
[0014]步骤3.1需求方在进行计算迁移时，不可避免会面对中间环节的时间损耗，系统时延考虑的范围包括传输(发送/接收)时延、队列等待时延、代理执行时延、中间通信和结果
返回时延等。由于需要迁移的计算往往是自身计算量比较大，而结果数据量比较少，因而结果返回时延可以忽略，构造总时延特征向量如下式(1)所示：
[0015][0016]其中，为用户i在t时刻的传输时延，为用户i在t时刻的等待及执行时延；
[0017]步骤3.2计算迁移的能量消耗集中在计算传输过程和代理执行过程中。由于社交云使用非对称传输模式，而在非对称传输模式下，上行链路传输速率远比下行链路传输速率要低，因此能耗评估分成两块，构造出的能耗向量如式(2)所示：
[0018][0019]其中，表示传输能耗，定义如式(3)所示：
[0020][0021]P
i
是传输功率，此外表示代理执行能耗，考虑到迁移的两种用户级模式，即单代理迁移和多代理迁移，此处能耗相应地分成单代理模式如式(4)和多代理模式如式(5)两种情况。
[0022][0023][0024]其中，和分别表示代理j每执行1bit代码消耗的CPUcycles、需求方i迁移到代理j上第idx个计算的代码规模和代理j每运行1CPUcycle消耗的能量值；
[0025]步骤3.3虚拟社交货币开销模型旨在根据用户交易量评估社交虚拟货币开销，构造需求方i在t时刻交易时花费的虚拟货币Cost
i,t
如式(6)所示：
[0026][0027]其中，是成本价，Com
i,idx,j,t
表示需求方i在t时刻迁移到代理j上的自身待迁移计算中第idx个计算的计算量，单位是CPUcycle。
[0028]步骤3.4社交效益是某种代理选择方案给需求方带来的社交上的收获，它是充分发挥MSN中社交关系的一条举措，构造出社交效益向量如式(7)所示：
[0029][0030]其中，b
i
是权重系数，SR是社交信誉，IntimD是亲密度，表示社交用户和代理之间的社交关系的强度，值域为[0,1]。
[0031]所述步骤4的具体步骤包括：
[0032]步骤4.1根据任务优先级队列如式(8)所示，确定系统子目标是平均时延最小化，
目标函数如式(9)：
[0033][0034][0035]步骤4.2确定系统子目标用户平均能耗最小化目标函数如式(10)：
[0036][0037]步骤4.3确定系统子目标用户平均虚拟货币开销最小化目标函数如式(11)：
[0038][0039]步骤4.4确定系统子目标所有用户的社交平均效益最大化目标函数如式(12)：
[0040][0041]为了保持目标优化方向的一致性，这里对上式取倒数转化成如式(13)：
[0042][0043]步骤4.5通过寻找最优的资源匹配方案使得系统平均时延、平均能耗和用户平均开支最小化以及用户平均社交效益最大化，问题模型目标F(X)可表示成如式(14)、式(15)、式(16)：
[0044]minF(X)＝(f1(X),...,f
m
(X))
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0045]X＝(x1,...x
N
)
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)
[0046]m＝4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)
[0047]其中，f1表示用户能耗均值，f2表示用户虚拟社交货币支出均值，f3表示用户时延均值，f4表示用户社交效益均值的倒数，X是计算迁移场景下资源分配的方案集，m是目标个数。
[0048]所述步骤5的具体步骤如下：
[0049]步骤5.1通过分解将各个资源分配方案中的时延、能耗、社交效益和虚拟社交支出等多目标问题转化成更容易解决和理解的单目标问题；
[0050]步骤5.2方案集快速非支配排序，根据时延、能耗、社交效益和虚拟社交支出等多目标确定整个可行方案体系的Pareto支配层次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5G/B5G环境下移动社交云资源分配技术，其特征在于，既能根据资源交易价格，还能够根据时延、能耗和社交关系合理有效的资源分配机制，来满足5G/B5G环境中计算迁移场景下的移动社交云资源分配需求，通过寻找最优的资源匹配方案使得系统平均时延、平均能耗和用户平均开支最小化，以及用户平均社交效益最大化；主要步骤如下：步骤1确定问题研究场景，对面向社区的移动社交云系统抽象建模；步骤2确定优化资源分配方法的优化目标；步骤3对面向社区的移动社交云环境下资源分配问题从四个维度进行建模；步骤4通过四个维度构造子目标函数，建立问题模型；步骤5基于分解和支配的关系构造，用于优化多目标的云资源分配方法。2.根据权利要求1所述的一种5G/B5G环境下移动社交云资源分配技术，其特征在于：所述步骤1中的问题研究场景，面对的是社区中的计算迁移，对面向社区的移动社交云系统抽象和简化后，可以分为三层：资源域、物理域和社交域。3.根据权利要求1所述的一种5G/B5G环境下移动社交云资源分配技术，其特征在于：所述步骤2中的优化目标主要从四个维度考虑，分别是通过寻找最优的资源匹配方案使得系统平均时延、平均能耗和用户平均开支最小化以及用户平均社交效益最大化。4.根据权利要求1所述的一种5G/B5G环境下移动社交云资源分配技术，其特征在于：所述步骤3的包括如下步骤：步骤3.1需求方在进行计算迁移时，不可避免会面对中间环节的时间损耗，系统时延考虑的范围包括传输时延、队列等待时延、代理执行时延、中间通信和结果返回时延；由于需要迁移的计算往往是自身计算量比较大，而结果数据量比较少，因而结果返回时延可以忽略，构造总时延特征向量如下式(1)所示：其中，为用户i在t时刻的传输时延，为用户i在t时刻的等待及执行时延；步骤3.2计算迁移的能量消耗集中在计算传输过程和代理执行过程中；由于社交云使用非对称传输模式，而在非对称传输模式下，上行链路传输速率远比下行链路传输速率要低，因此能耗评估分成两块，构造出的能耗向量如式(2)所示：其中，表示传输能耗，定义如式(3)所示：P
i
是传输功率，此外表示代理执行能耗，考虑到迁移的两种用户级模式，即单代理迁移和多代理迁移，此处能耗相应地分成单代理模式如式(4)和多代理模式如式(5)两种情况。况。
其中，和分别表示代理j每执行1bit代码消耗的CPU cycles、需求方i迁移到代理j上第idx个计算的代码规模和代理j每运行1CPU cycle消耗的能量值；步骤3.3虚拟社交货币开销模型旨在根据用户交易量评估社交虚拟货币开...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴伟，代晨曦，任庆庆，易波，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：