[发明专利]移动边缘计算中协同卸载的激励机制与资源分配方法

说明书

本发明涉及无线通信和边缘计算技术领域，公开了一种移动边缘计算中协同卸载的激励机制与资源分配方法，步骤包括：构建一个具有空闲移动设备辅助MEC服务器卸载忙碌用户计算任务的系统模型；在满足基站BS计划征集的计算资源量的约束条件下，建立激励问题的数学模型，并设计计算资源共享拍卖CRSA机制以促使更多的空闲设备参与协同卸载；建立边缘计算模型，在满足时延的约束条件下，建立以系统总能耗最小化为目标的优化问题数学模型；引入简化变量，改变系统总能耗的数学表达式，以获得简化后的以系统总能耗最小化为目标的优化问题数学模型，并提出资源分配方法使得系统能耗达到最小。本发明所设计的CRSA机制和资源分配方案，使得系统的能耗达到最小。

技术领域

本发明涉及无线通信和边缘计算技术领域，尤其涉及一种移动边缘计算中协同卸载的激励机制与资源分配方法。

背景技术

移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)作为一种新兴起的网络架构，正受到全球范围内学者的广泛关注。MEC通过将计算资源、存储资源下沉到网络边缘，邻近地为移动设备提供超低时延的计算服务。MEC允许移动设备将计算任务卸载到网络边缘，既能降低回传链路资源消耗，又能减少回传带来的时延。

MEC被认为是一种很有前途的技术，该技术支持移动用户将移动应用任务卸载至网络边缘处的MEC服务器上执行，从而满足移动应用对低时延和高计算能力的需求。MEC最近的一个趋势是集成协同任务卸载框架，即来自移动用户的计算任务不仅可以由网络边缘处的MEC服务器执行，而且可以卸载至用户附近空闲移动设备上，一方面能有效减轻MEC服务器的计算负载，从而缓解高峰时段的网络拥堵和非高峰时段的资源浪费，另一方面也能充分利用网络边缘处的资源，从而进一步提高MEC系统的能效。在协同任务卸载框架下，设计高能效MEC系统需要解决如何激励空闲移动设备参与协同卸载以及如何分配网络边缘资源以最小化系统能耗的问题。

合理地分配网络边缘处的资源是实现高能效MEC系统的关键，已有大量文献对其进行了研究。然而，这部分文献都没有考虑任务的协同卸载和激励机制的设计。对于协同任务卸载，一些文献提出了不同的实现方法以获得高能效MEC系统。然而，这些文献均假设设备无条件卸载计算任务，没有考虑激励机制设计。还有一些文献研究了MEC或车载MEC系统中协同任务卸载的激励机制设计问题。然而，这些文献又没有考虑高能效MEC系统的设计问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种移动边缘计算中协同卸载的激励机制与资源分配方法，不仅能促使更多的空闲设备参与任务的协同卸载，而且在协同卸载方式下能使系统能耗达到最小。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

移动边缘计算中协同卸载的激励机制与资源分配方法，包括以下步骤：

S1、构建一个具有空闲移动设备辅助MEC服务器卸载忙碌用户计算任务的系统模型，所述系统模型包括一个基站BS和多个移动用户；

S2、在满足基站BS计划征集的计算资源量的约束条件下，建立激励问题的数学模型，并设计计算资源共享拍卖机制以促使更多的空闲设备参与协同卸载；

S3、建立边缘计算模型，在满足时延的约束条件下，建立以系统总能耗最小化为目标的优化问题数学模型；

S4、引入简化变量，改变系统总能耗的数学表达式，以获得简化后的以系统总能耗最小化为目标的优化问题数学模型，并提出资源分配方法使得系统能耗达到最小。