一种基于竞争合作平均场博弈的多址接入边缘计算网络任务卸载策略的优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于竞争合作平均场博弈的多址接入边缘计算网络任务卸载策略的优化方法，该方法利用竞争合作平均场博弈，对多址接入边缘计算网络状态和边缘服务其的最优控制策略进行融合，对应其通信传输和计算处理过程，有效地量化每个边缘节点的运行成本和惩罚成本函数，以一个卸载周期内边缘节点的成本函数平均变化定义为第一效用函数，根据第一效用函数确定每个边缘服务器上的最优卸载策略。该方法不仅能够提供的最优卸载策略，而且能够降低计算复杂度，进而提升多址接入网络优化的可实现性。实现性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于竞争合作平均场博弈的多址接入边缘计算网络任务卸载策略的优化方法


[0001]本专利技术涉及一种基于竞争合作平均场博弈的多址接入边缘计算网络任务卸载策略的优化方法，属于无线通信网络和博弈论优化


技术介绍

[0002]随着第五代移动通信和人工智能的发展，移动智能设备如手机、平板等快速增长，接入无线网络用户数量呈指数形式增长，如此一来导致网络越来越密集化。在密集型接入网络环境下，怎样能有效地降低网络时延、网络带宽的限制以及设备资源的限制，是一个急需解决的问题。移动边缘计算会大幅度减少设备的能耗，显著提高移动设备的续航能力，同时提升网络整体的性能。那么边缘计算网络技术和计算卸载技术的引入可以很好地解决这一问题。
[0003]多址接入边缘计算网络下任务卸载可以建模博弈优化问题。传统的通信网络优化问题无法对资源的动态变化进行建模，随着博弈论的发展和应用，现有的多址接入边缘计算网络资源管理的博弈论方法普遍是基于静态博弈的优化方法。
[0004]例如，中国专利文献CN113613261A中提出基于工作队列博弈的卸载分配方法，基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于竞争合作平均场博弈的多址接入边缘计算网络任务卸载策略的优化方法，其特征在于，该方法应用于多址接入边缘计算网络，确定每个边缘服务器所卸载的任务比例；多址接入边缘计算网络包括N个边缘服务器、一个数据管理中心和M个端用户，M和N均为正整数，M个端用户和N个边缘服务器都是随机分布在多址接入边缘计算网络中，而数据管理中心分布在多址接入边缘计算网络所在区域的几何中心；端用户将数据无线传输到数据管理中心，数据管理中心再将数据分流到各个边缘服务器上处理，边缘服务器将计算处理完的结果回传给端用户；具体步骤如下：(1)数据管理中心收集所有端用户待完成地卸载计算任务r
in
，r
m
表示第m个端用户传输到数据管理中心的卸载计算任务量，然后根据网关决定由数据管理中心传输到边缘服务器的卸载流x＝(x1,x2,...,x
i
,...x
N
)，x
i
，i＝1,2,3
…
N，表示由数据管理中心传输到第i个边缘服务器的卸载计算任务量，数据管理中心卸载到每个边缘服务器上的任务速率为r
i,out
；数据管理中心中剩余的计算任务量为s(t)；(2)根据边缘服务器的卸载计算任务量、当前网络中剩余计算资源的大小和信道容量的状态变化，将多址接入边缘计算网络的最优任务卸载策略的问题转为竞争合作平均场博弈优化的问题，然后求解多址接入边缘计算网络的最优卸载策略；(3)根据每个边缘服务器的最优卸载策略得到每个边缘服务器的平均卸载任务百分比；(4)边缘服务器处理数据管理中心卸载来的数据，处理完成后将处理结果回传给端用户。2.根据权利要求1所述的一种基于竞争合作平均场博弈的多址接入边缘计算网络任务卸载策略的优化方法，其特征在于，步骤(1)中，数据管理中心收集所有端用户待完成地卸载计算任务r
in
，r
in
如式(I)所示：式(I)中，M表示端用户的数量，m表示第m个端用户，B
m
表示第m个端用户到数据管理中心的带宽大小，p
m
表示第m个端用户无线传输任务数据时的发射功率大小，h
m
表示第m个端用户无线传输过程中的信道容量大小，I
m
表示第m个端用户在无线传输过程中的受到其他用户的干扰大小，σ0表示每个端用户在无线传输过程中受到的环境噪声干扰大小。3.根据权利要求1所述的一种基于竞争合作平均场博弈的多址接入边缘计算网络任务卸载策略的优化方法，其特征在于，步骤(1)中，数据管理中心卸载到每个边缘服务器上的任务速率为r
i,out
，r
i,out
如式(II)所示：式(II)中，N表示边缘服务器的数量大小，i表示第i个边缘服务器，B表示数据管理中心向边缘服务器卸载计算任务时总的带宽大小，p表示数据管理中心卸载计算任务时的发射
功率大小，h
i
表示第i个边缘服务器与数据管理中心之间的信道容量大小，σ1表示数据管理中心卸载计算任务过程中收到的环境噪声干扰量大小。4.根据权利要求1所述的一种基于竞争合作平均场博弈的多址接入边缘计算网络任务卸载策略的优化方法，其特征在于，步骤(2)中，根据边缘服务器的卸载计算任务量、当前网络中剩余计算资源的大小和信道容量的状态变化，将多址接入边缘计算网络的最优卸载策略的问题转为竞争合作平均场博弈优化的问题；具体过程为：(a)计算数据管理中心中输入的数据频率v
in
(t)、数据管理中心输出的数据频率v
out
(t)，v
in
(t)如式(III)所示：式(III)中，s(t)表示数据管理中心中剩余的计算任务量，t表示时间，t∈[0,T]，T表示时间周期大小，C
in
表示数据管理中心中所能存储的最大任务量大小；v
out
(t)如式(IV)所示：式(IV)中，x
i
(t)表示第i个边缘服务器卸载的计算任务量大小，C
i,out
表示第i个边缘服务中所能存储的最大任务量大小；(b)根据数据管理中心中输入的数据流频率v
in
(t)和输出的数据流频率v
out
(t)，得到数据管理中心中剩余的计算任务量s(t)的动态变化过程，如式(V)所示：式(V)中，λ
in
表示数据管理中心存储数据的频率，λ
i,out
表示每个边缘服务器存储数据的频率；(c)计算数据管理中心卸载到每个边缘服务器的通信传输成本如式(VI)所示：式(VI)中，t表示时间，和的上角标t
*
表示数据传输过程；表示第i个边缘服务器中卸载任务无线传输过程中时间成本系数，务器中卸载任务无线传输过程中时间成本系数，表示第i个边缘服务器中卸载任务无线传输过程中能耗成本系数，上角标e表示的能耗，p表示数据管理中心的发射功率大小；计算每个边缘服务器在计算处理卸载任务过程中的开销如式(VII)所示：
式(VII)中，t表示时间，的上角标c表示卸载任务在计算处理的过程，表示第i...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓天，杨湘江，张海霞，袁东风，罗济军，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：