申请/专利权人：昆明理工大学

申请日：2024-03-07

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118227317A

主分类号：G06F9/50

分类号：G06F9/50;H04L67/1004

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明公开了一种基于双边拍卖的移动边缘计算组合资源分配方法，首先拍卖代理平台收集所有用户、边缘服务器和通信基站的信息，然后拍卖代理平台根据信息将用户分组，对每组执行一次双边拍卖，然后根据每组的拍卖结果确定最终支付，移除本次成功交易的用户，将剩余用户重新执行上述过程直到没有剩余用户或者拍卖达到最大次数为止，最后向所有用户、边缘服务器和通信基站返回资源分配结果。本发明通过将双边拍卖机制引入到边缘计算背景下，提出一种以社会福利最大化为目标，具有较高效率和资源利用率的可信移动边缘计算组合资源分配方法。

主权项：1.一种基于双边拍卖的移动边缘计算组合资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：拍卖代理平台收集系统中所有设备信息，包括：用户信息其中i∈U，U＝{1,2,...,N}表示N个用户的集合，di＝di,1,di,2,...di,R,di,SW是用户i对资源的需求数量，前R项di,r表示用户i对第r种计算资源的需求数量，di,SW表示用户i需要的无线带宽资源数量，bi＝bi,1,bi,2,...,bi,R,bi,SW是用户i对需求资源的单位出价，前R项bi,r表示用户i对第r种计算资源的需求数量，bi,SW表示用户i对无线带宽资源的需求数量，ei＝γi,βi是用户i的坐标，γi表示经度，βi表示纬度；边缘服务器信息δm＝cm,sm，其中m∈S，S＝{1,2,...,M}表示M台边缘服务器的集合，cm＝cm,1,cm,2,...,cm,R是边缘服务器m计算资源的容量，cm,r表示边缘服务器m第r种计算资源的容量，sm＝sm,1,sm,2,...,sm,R表示边缘服务器m对自身计算资源的单位要价，sm,r表示边缘服务器m对第r种计算资源的单位要价；通信基站信息σj＝cj,BW,tj,λj,Zj，其中j∈B，B＝{1,2,...,L}表示L座通信基站的集合，cj,BW是通信基站j的无线带宽资源容量，tj＝μj,ξj是通信基站j的坐标，μj表示经度，ξj表示纬度，λj是通信基站j的覆盖半径，Zj是通信基站j装载的服务器集合；S2：对于每个用户i，分别计算其与每个通信基站j的距离如果τi,j＞λj，则不作任何操作，否则将通信基站j加入用户i被覆盖通信基站的列表Ci；S3：初始化拍卖次数T＝1；S4：根据通信基站和用户的覆盖关系对用户进行分组，将当前未完成资源分配的用户划分至将其覆盖的通信基站的用户分组中，得到本次拍卖中每个通信基站j的用户分组Aj；S5：采用如下方法进行潜在交易匹配：S5.1：初始化每个通信基站j的潜在交易用户集合潜在交易边缘服务器集合S5.2：采用如下公式计算边缘服务器m的计算资源竞价密度SDm： 其中，fr表示计算资源稀缺度，计算公式为： S5.3：对于每个通信基站j，将其所装载边缘服务器集合Zj中的边缘服务器按照计算资源竞价密度SDm进行升序排序得到边缘服务器序列S5.4：对于每个通信基站j，采用如下公式计算用户集合Aj中用户i的计算资源竞价密度UDi： 采用如下公式计算用户集合Aj中用户i的无线带宽资源竞价密度UDi,BW： 其中，fBW表示无线带宽资源稀缺度，计算公式为： S5.5：对于每个通信基站j，将用户集合Aj中的用户按照先资源竞价密度、后无线带宽资源竞价密度的优先级进行降序排序得到用户序列S5.6：令通信基站序号j＝1；S5.7：令用户序号g＝1；S5.8：采用如下公式计算用户序列中第g个用户ig的计算资源总出价 其中，ig表示用户序列中第g个用户的原始序号；S5.9：令边缘服务器序号h＝1；S5.10：采用如下公式计算边缘服务器序列中第h个边缘服务器mh的计算资源需求总要价 其中，mh表示边缘服务器序列中第h个边缘服务器的原始序号；S5.11：判断是否同时满足和如果满足，进入步骤S5.12，否则进入步骤S5.13；S5.12：将用户ig加入潜在交易用户集合计算其计算资源平均出价边缘服务器mh加入潜在交易边缘服务器集合计算其计算资源平均要价S5.13：判断是否len表示求取队列中成员数量，如果是，进入步骤S5.14，否则进入步骤S5.15；S5.14：令h＝h+1，返回步骤S5.10；S5.15：判断是否如果是，进入步骤S5.16，否则进入步骤S5.17；S5.16：令g＝g+1，返回步骤S5.8；S5.17：判断是否j＜L，如果是，进入步骤S5.18，否则潜在交易匹配结束；S5.18：令j＝j+1，返回步骤S5.7；S6：在所得到潜在交易匹配结果的基础上，进行初步交易匹配，具体步骤包括：S6.1：对于每个通信基站j的潜在交易用户集合根据其中用户的计算资源平均出价对潜在交易用户进行降序排序得到潜在交易用户序列S6.2：对于每个通信基站j的边缘服务器潜在交易集合将其中每个潜在交易按照边缘服务器的计算资源平均要价进行升序排序得到边缘服务器潜在交易集合记排序后的第v个潜在交易为其中，iv、mv分别表示该潜在交易涉及的用户原始序号和边缘服务器原始序号；S6.3：令通信基站序号j＝1；S6.4：初始化每个通信基站j所对应的初步交易的用户集合初步交易的边缘服务器集合交易费用集合边缘服务器潜在交易起始匹配位置start＝1；S6.5：令用户序号w＝1；S6.6：令边缘服务器潜在交易序号v＝start；S6.7：判断是否满足和如果满足，进入步骤S6.8，否则进入步骤S6.9；S6.8：将用户iw的任务分配至边缘服务器mv，令计算资源分配关系然后更新边缘服务器剩余计算资源更新已使用的无线带宽更新边缘服务器起始匹配位置start＝v，更新通信基站j交易费用集合用户初步交易列表边缘服务器初步交易列表进入步骤S6.10；S6.9：判断是否满足如果满足，初步交易匹配结束，进入步骤S6.16，否则进入步骤S6.10；S6.10：判断是否如果是，进入步骤S6.11，否则进入步骤S6.12；S6.11：令v＝v+1，返回步骤S6.7；S6.12：判断是否如果是，进入步骤S6.13，否则进入步骤S6.14；S6.13：令w＝w+1，返回步骤S6.6；S6.14：判断是否j＜L，如果是，进入步骤S6.15，否则初步交易匹配结束，进入步骤S6.16；S6.15：令j＝j+1，返回步骤S6.4；S6.16：令交易费用集合ψ＝ψ1∪ψ2∪…∪ψL，记交易费用集合中第k个交易费用组合为其中，k＝1,2,…,lenψ，ik1、ik2分别表示第k个交易费用组合中计算资源平均出价所对应的用户原始序号和计算资源平均要价所对应的用户原始序号，mk表示第k个交易费用组合中计算资源平均要价所对应的边缘服务器的原始序号；S7：计算每个交易的最终支付价格，具体步骤包括：S7.1：初始化初步交易集合ψ中达成交易的用户ik1的计算资源支付单价fp＝∞，达成交易用户的无线带宽资源支付单价fB＝∞，达成交易的边缘服务器mk的计算资源接收单价fe＝0；S7.2：从初步交易集合ψ各个交易费用组合中选出用户计算资源平均出价最低的一项作为达成交易用户的计算资源支付单价fp，并记录该交易费用组合的序号k′；S7.3：从初步交易集合ψ各个交易费用组合中筛选出不超过计算资源支付单价fp且最大的一项边缘服务器的计算资源平均要价作为计算资源接收单价fe，并记录该交易费用组合的序号k″；S7.4：将第k′个交易费用组合和第k″个交易费用组合删除，得到初步交易集合ψ′，同时重置对应的分配标识S7.5：从初步交易集合ψ′的各个交易费用组合中查找无线带宽资源单位出价最低的用户，以该价格为所有初步交易用户的无线带宽资源支付单价fB，并记录该交易费用组合的序号S7.6：将第个交易费用组合和第k″个交易费用组合删除，同时重置对应的分配标识S7.7：令通信基站序号j＝1；S7.8：令用户序号w＝1；S7.9：令边缘服务器序号v＝1；S7.10：判断是否满足即是否边缘服务器mv分配计算资源给用户iw，如果满足，进入步骤S7.11，否则进入步骤S7.13；S7.11：计算用户iw计算资源支付费用计算边缘服务器计算资源接收费用进入步骤S7.12；S7.12：更新用户iw和通信基站j的通信关系计算它们的通信费用S7.13：判断是否如果是，进入步骤S7.14，否则进入步骤S7.15；S7.14：令v＝v+1，返回步骤S7.10；S7.15：判断是否如果是，进入步骤S7.16，否则进入步骤S7.17；S7.16：令w＝w+1，返回步骤S7.9；S7.17：判断是否j＜L，如果是，进入步骤S7.18，否则交易价格计算结束；S7.17：令j＝j+1，返回步骤S7.8；S8：将本次拍卖中所有成功交易的用户从所有用户集合U中删除，得到新的用户集合U′；S9：判断是否如果是，拍卖结束，进入步骤S12，否则进入步骤S10；S10：判断是否T＜Tmax，Tmax表示最大拍卖次数，如果是，进入步骤S11，否则进入步骤S12；S11：令T＝T+1，返回步骤S4；S12：拍卖代理平台向所有用户、边缘服务器和通信基站返回拍卖结果X、P、Y和Q，其中：X是用户和边缘服务器计算资源分配关系： P是用户和边缘服务器的成交费用： Pi,m＝rei,m,pi,m是用户i和边缘服务器m的成交费用，rei,m表示边缘服务器m与用户i交易时它的接收费用，pi,m表示此时用户i的支付费用；Y是用户和通信基站的通信关系： yi,j＝1表示通信基站j分配无线带宽给用户i进行无线通信，为0时表示不分配；Q是用户和通信基站的通信费用： 其中，qi,j是用户i使用通信基站j通信的费用；成功交易的用户通过为它提供无线带宽资源的通信基站将任务卸载到为它提供计算资源的边缘服务器中，边缘服务器完成任务后将计算结果按照原来的传输线路返回。

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百度查询： 昆明理工大学 基于双边拍卖的移动边缘计算组合资源分配方法

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