[发明专利]基于移动边缘计算的基站合作的匹配博弈方法

说明书

本发明公开了一种在小基站网络中基于移动边缘计算的基站之间的多对多匹配博弈方法。对于给定的移动边缘计算网络，超载小基站从加载不足的小基站请求计算资源，同时充分考虑任务量卸载的公平性，我们提出了一个多对多匹配博弈来解决小基站协作问题。在这个博弈中，双方的玩家根据合作导致的传输延迟来确定彼此的偏好。仿真结果验证了我们的分析，并对算法的性能进行了评估。

技术领域

本发明属于移动边缘计算领域，特别涉及一种基于移动边缘计算网络中的基站合作的匹配方法。

背景技术

现代社会中，移动用户不仅会关注移动通信系统中提供的低传输延时，还会关注移动通信系统中提供的高计算能力。这是因为移动设备上的计算密集应用，将需求极其巨大的计算资源。为了充分满足移动用户的需求，利用移动设备日益增长的智能特性，并弥补移动设备在存储容量，计算能力，以及电池寿命等方面的局限性，5G移动通信系统中提出另外一个核心技术，移动边缘计算技术。

物联网的飞速发展和丰富的云服务的成功推动了移动边缘计算的发展。预估到2019年，45％由物联网产生的数据将在网络的边缘或靠近网络边缘被存储，处理，分析。移动边缘计算的本质是将部分数据存储和运算从移动设备终端迁移到由高性能的中央服务器簇成的云端，以减轻终端在存储和计算方面的沉重负担。边缘计算能够满足移动通信行业在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

匹配博弈作为新兴的一种数学方法，可有效地处理5G移动通信系统中的资源分配问题。匹配博弈，在经济学中，是一个随着时间的推移形成互惠关系的数学框架。匹配博弈包含着两个互不相交的有限的参与者的集合，通过“匹配”，即市场交换的本质，形成双方互利关系。而“匹配”即指，双方参与者各自拥有“偏好列表”，通过延迟接受等算法来形成稳定的匹配，使双方集合参与者获得最大的经济效应。匹配博弈理论提供了数学上组合问题的解决方案，同时也在许多领域得到了广泛的发展与应用

移动边缘计算技术作为一门新兴的技术，结合匹配博弈研究的并不多。阅读了多个文献，有的文献采用斯塔尔伯格和匹配博弈合理优化在移动边缘计算的计算资源。研究了云无线接入网络的三层匹配，有效降低了用户任务卸载请求的拒绝率。以上文献，仅仅基于迁移计算考虑，并没有将本地计算和迁移计算相结合考虑，更没有考虑移动边缘计算系统中能源消耗的问题。如何采用匹配博弈，更加有效地解决移动边缘计算问题仍是一个挑战本发明将对基于移动边缘计算网络的小基站与基站之间的分配方法进行说明，以达到资源的有效利用。

发明内容

发明目的：本发明所解决的技术问题在于提供一种基于移动边缘计算网络中的多个基站之间的匹配方法，以达到对基站资源的有效利用，并最大化社交效益。

技术方案：

第一阶段：首先建立一个移动边缘计算系统模型，由M个移动用户(MU)U＝{U₁,U₂...U_M}和由运营商拥有的N个小基站(SBS)，A＝{A₁,A₂...A_N}组成。在小区中心的SBSs承载着能够打开最多G个VMs的ECS，服务不同子载波的用户。MUs与SBSs关联卸载任务量。每个SBS都有一组正交子载波，它们最多可以同时服务于K个MUs。关于G和K之间的关系，我们定义了以下三种SBSs类型：

欠载SBS:与SBS相关联的MUs的数量小于G；

完全加载SBS:与SBS关联的MUs的数量为G；

过载SBS:与SBS关联的MUs的数量大于G但不大于K。

本发明主要研究超载SBS从加载不足的SBSs请求计算资源。每个加载不足的SBS决定是否接受来自重载SBS的请求。一旦接受请求，加载不足的SBS将成为重载SBS的助手，并在两个SBSs之间建立协作。