[发明专利]一种基于定价的边缘计算资源分配方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于定价的边缘计算资源分配方法，包括以下步骤：基站收集用户设备计算能力参数，根据参数定义价格集合，按照价格集合中元素的降序，将最优价格发布给用户；用户则根据价格，寻找最优上传计算量，使代价函数最小化；基站根据上传的计算量，判定是否超过边缘计算服务器的计算容量上限，没有超过则计算当前价格产生的收益；基站通过线性搜索获取最优价格使基站收益最大化。本发明通过将计算任务分配给基站和本地处理器，减少计算时延，并对信息交互过程通过斯塔克尔伯格博弈建模和求解，获取用户最优上传量和基站最优价格，最小化用户代价函数，最大化基站收益。

技术领域

本发明涉及边缘计算技术领域，特别涉及一种基于定价的边缘计算资源分配方法及系统。

背景技术

随着物联网的迅猛发展，移动应用的数量和种类不断增加，未来的无线网络需要实现极短时延的通信和快速计算来增强用户体验。然而，物联网设备通常具备体积小和电池容量低的特点，因此对于实时的数据处理来说，这些设备往往面临着密集计算和高资源消耗等挑战。为了解决上述矛盾，边缘计算开始发展，边缘计算是最近新兴的一种技术，和传统的云计算不同，传统的云计算服务器通常位于比较偏远的位置，具有较大的时延和较差的无线信道。边缘计算把用户处计算量密集的任务上传到网络的边缘，例如，基站，无线接入点等，能够得到较小时延和灵活计算的通信服务。边缘计算被广泛认为是下一代无线通信的核心技术，但是有关于边缘计算的研究和应用才刚刚开始。

现有的边缘计算系统中，大多数方案考虑的都是边缘计算服务器的计算容量为无穷大的情况。然而，边缘计算的服务器在网络的边缘，使得边缘计算服务器的数量、体积都有十分严格的限制，它的计算容量应该是有限的，特别是在网络的计算负载比较大的时候。从这个角度上来说，现有的边缘计算方案具有明显的不合理性。

因此，如何充分考虑实际情况，以及采取有效的资源分配方法来减少用户计算任务的时延，是当前需要解决的难题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于定价的边缘计算资源分配方法：基站收集用户设备计算能力参数，根据参数定义价格集合，按照集合中元素的降序，将最优价格发布给用户；用户则根据价格，寻找最优上传计算量，使代价函数最小化；基站根据上传的计算量，判定是否超过边缘计算服务器的计算容量上限，没有超过则计算当前价格产生的收益；基站通过线性搜索获取最优价格使基站收益最大化。

本发明的另一目的在于提供一种基于定价的边缘计算资源分配系统。

本发明的主要目的通过以下技术方案实现：

一种基于定价的边缘计算资源分配方法，包括以下步骤：

S1、基站收集用户的用户设备计算能力参数；

S2、根据收集的用户设备计算能力参数，定义一个可行的价格集合，按照集合中元素的降序，逐一向用户发布价格集合里的价格；

S3、用户根据发布的价格，通过寻找最优上传计算量反馈给基站，使用户自己的代价函数最小化；

S4、根据用户上传计算量的反馈，基站给用户提供边缘计算服务器的计算资源进行收费，基站计算当前价格的收益，如果价格穷举完，或者当前价格使得所有用户上传计算量总值大于边缘计算服务器的计算容量上限，则停止更新价格，通过线性搜索已穷举的价格集合找出最优价格，向用户发布最优价格；否则更新价格，再进行下一轮定价。

所述的计算能力参数包括用户设备的CPU计算频率和计算1比特数据所需的CPU周期数，用来表示用户设备的计算能力；

所述的最优上传计算量为计算任务的一部分，计算任务剩下的部分则由用户本地处理器处理；计算任务为每个用户需要处理的全部计算量；将计算任务进行合理分配处理，能够有效地减少用户计算的时延；

所述的代价函数为用户执行完计算任务所需的时间和向基站支付的费用之和；