[发明专利]基于合约设计的移动边缘计算任务卸载最优合约设计方法

说明书

本发明公开了一种基于合约设计的移动边缘计算任务卸载最优合约设计方法，包括以下步骤：A：建立移动边缘计算网络模型、本地计算模型、边缘云计算模型、用户的效用函数和云服务商效用函数；B：根据步骤A中建立的模型和函数，将保证用户利益前提下的云服务商利润最大化问题转化为合约设计问题P1的目标函数；C：对于步骤B中的合约设计问题P1的目标函数进行求解，得到针对用户类型的基于合约设计的移动边缘计算任务卸载的最优合约，即用户类型的合约CPU循环周期数、合约存储量和合约价格。本发明能够将移动用户的任务合理地卸载到边缘服务器上，在保证每个用户的非负效益的同时又能最大化云服务商的利润。

技术领域

本发明涉及一种移动边缘计算任务卸载合约设计方法，尤其涉及一种基于合约设计的移动边缘计算任务卸载最优合约设计方法。

背景技术

伴随着互联网的蓬勃发展，用户数据量激增，新型移动应用如面部识别、自然语言处理、高清视频、增强现实和互动游戏等不断涌出，引起了人们的广泛关注。这些移动应用的执行需要较高的计算资源，并消耗较大的电力能源。然而移动设备由于物理尺寸的限制，通常只具有有限的计算能力和电量。因此，如何在资源受限的移动设备上高效地运行新型移动应用是当前移动网络环境下的一个挑战。移动边缘计算(Mobile Edge Computing，MEC)将密集的移动计算卸载到位于蜂窝网络边缘的云，为该问题的解决提供了有效的途径。移动边缘计算是基于5G演进的架构，并将移动接入网与互联网业务深度融合的一种技术。将云计算和云存储拉近到网络边缘后，可以创造出一个具备高性能、低延迟与高带宽的电信级服务环境，加速网络中各项内容、服务及应用的分发和下载，让消费者享有更高质量的网络体验。

在移动边缘计算环境中，执行计算和存储的服务器都部署在网络边缘，用户设备(UE)可以通过将移动应用的一部分任务卸载到边缘服务器上执行的方式，来提高移动应用的服务质量和减少用户设备的能源消耗。因此，近年来MEC环境下的计算任务卸载问题引起了国内外学者们极大的研究兴趣，但相关的研究都没有考虑如何激励移动用户参与到MEC网络中来，也没有考虑到运营商的利润。

合约理论(契约理论)是研究在特定交易环境下来分析不同合同人之间的经济行为与结果，往往需要通过假定条件在一定程度上简化交易属性，建立模型来分析并得出理论观点。合约理论通过协调所提供的服务和差别定价来有效地设计激励机制，特别是在不完整的信息情景下,在优化资源调度问题中得到了广泛的应用。

由于在局部移动边缘计算环境下，用户数量多，且执行计算和存储的边缘服务器有限，如何在满足约束条件的情况下，将移动用户的任务合理地卸载到边缘服务器上，并在保证每个用户的非负效益的同时又能最大化云服务商的利润，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于合约设计的移动边缘计算任务卸载最优合约设计方法，能够在局部移动边缘计算环境中，针对用户数量多且执行计算和存储的边缘服务器有限的条件下，将移动用户的任务合理地卸载到边缘服务器上，在保证每个用户的非负效益的同时又能最大化云服务商的利润。

本发明采用下述技术方案：

一种基于合约设计的移动边缘计算任务卸载最优合约设计方法，包括以下步骤：

A：建立移动边缘计算网络模型、本地计算模型、边缘云计算模型、用户的效用函数和云服务商效用函数；

移动边缘计算网络模型包括用户侧和网络侧，用户侧由个用户组成，网络侧由云服务商所拥有的若干个边缘服务器组成，用户侧和网络侧通过通信链路进行数据传输；

本地计算模型为：用于表示用户n本地计算总开销；