[发明专利]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有效

专利信息
申请号: 202210018290.7 申请日: 2022-01-07
公开(公告)号: CN114363338B 公开(公告)日: 2023-01-31
发明(设计)人: 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
主分类号: H04L67/10 分类号: H04L67/10;H04L67/1008;H04L67/101
代理公司: 济南金迪知识产权代理有限公司 37219 代理人: 许德山
地址: 250199 山*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 竞争 合作 平均 博弈 接入 边缘 计算 网络 任务 卸载 策略 优化 方法
【说明书】:

本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。

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。

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,基于边缘服务器之间的合作队列博弈,以每个边缘服务器在最小化其期望成本时达到均衡为目标,讲移动用户的计算密集型任务集中卸载到与其关联的边缘服务器上,随后每个边缘服务器可以决定是否参与边缘服务器协作来实现负载的再分配。中国专利文献CN113360248A中采用了一种基于信息可见的任务卸载的博弈方法,根据每个边缘服务器的计算卸载成本收益定价,来实现个体的最优任务卸载策略。然而,这些方法都是基于完全状态信息博弈的结果,即每个边缘服务器同时选择自己的最优策略,其中同时选择并不是强调时间上的同步,关键是在其他服务器在自己做出决策之前时不知道其他博弈方的策略。因此在这种密集边缘计算网络中,服务器信息的不完全,那么传统的静态博弈论优化方法无法得到最优卸载策略。

此外,静态博弈优化算法的大多是一次博弈的结果,而动态博弈可以在双方做出决策的时候,依据对方之前做出的决策而做出自己的决策。这样一来每个边缘服务器在卸载计算任务的时候,就可以根据其他服务器的卸载量以及自身的计算能力资源实时动态调正自己的最优卸载策略,如此一来,整个边缘计算网络系统的卸载结果才能到达全局最优。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提出了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,用于解决基于静态博弈方法边缘服务器无法多次博弈实时动态调正自己的卸载策略相关问题,以及在多址接入边缘计算网络中,参与博弈者数量较大时,信息交互复杂、耦合作用以及计算复杂度等问题。

本发明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器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。

本发明的技术方案为:

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