[发明专利]电力物联网系统中基于联盟博弈的任务卸载方法

权利要求书

1.电力物联网系统中基于联盟博弈的任务卸载方法，其特征在于：该方法包括：

(1)同一区域内的所有智能电表通过无线连接接入到AP；基于非正交多址接入NOMA，多个智能电表能够使用同一子载波连接到AP，使用同一子载波的智能电表组成一个联盟；

(2)智能电表具有计算任务，在本地处理或者通过子载波卸载到AP上处理；建立智能电表的代价函数，分为本地计算时的代价函数以及任务卸载时的代价函数，由能耗和时延组成；所有智能电表处理计算任务所需的计算资源相同；AP分配给每个智能电表的计算资源相同；每个智能电表所具有的计算资源不尽相同；

(3)网络内的所有智能电表依次选择策略，即加入的联盟，计算卸载收益，卸载收益与代价函数有关，联盟内所有智能电表的卸载收益之和为联盟的效用；网络内所有智能电表和AP建立联盟博弈；

(4)每个智能电表通过对比选择加入使效用最大的联盟；在所有智能电表选择完策略后，计算网络的总效用；

(5)所有智能电表依次执行策略是为一轮迭代；所有智能电表进行任务卸载所需的计算资源相同，AP为选择任务卸载的智能电表分配计算资源；系统在进行一次迭代后，网络内部分智能电表改变了策略，每个联盟内的智能电表数量增加或减小，因此需要更新网络内各个智能电表的连接状态；

(6)博弈达到纳什均衡，网络内所有智能电表不再改变策略，各个智能电表根据策略选择在本地处理任务或者将任务卸载到AP执行，以及卸载情况下使用的子载波，获得AP分配的计算资源。

2.根据权利要求1所述的电力物联网系统中基于联盟博弈的任务卸载方法，其特征在于：步骤(2)中所述代价函数，在各个智能电表都选择其最优联盟的情况下，整个网络的总代价函数之和达到最小。

3.根据权利要求1所述的电力物联网系统中基于联盟博弈的任务卸载方法，其特征在于：步骤(3)中联盟博弈的描述具体如下：

参与者Player：网络内的所有智能电表，集合为

联盟Coalition：联盟集合为其中，对任意的i≠j，有并且

策略Strategy：每个参与者的策略是根据它在每个联盟上的效用来决定是否卸载以及卸载情况下用于计算卸载的子载波；

效用函数Utility function：联盟的效用表示为是联盟中所有利用子载波k的智能电表获得的总计算收益。

4.根据权利要求1所述的电力物联网系统中基于联盟博弈的任务卸载方法，其特征在于：步骤(4)、(5)具体过程如下所示：

联盟的效用表示为：

式中，表示智能电表实行本地计算时的代价函数，表示智能电表利用子载波k将任务卸载到AP处理时的代价函数，智能电表计算它执行每个策略的卸载收益，对比之下选择使效用最高的策略，网络的总效用函数为：

5.根据权利要求1所述的电力物联网系统中基于联盟博弈的任务卸载方法，其特征在于：步骤(6)中联盟博弈达到纳什均衡，其求解过程如下：

①网络初始状态是随机的，用i和t分别表示迭代次数和连续的不成功切换操作次数，初始值设置为零，切换操作指智能电表从一个联盟离开转而加入另一个联盟；其中连续的不成功切换操作次数t是为了提高收敛速度并降低算法复杂度而设的；如果智能电表执行切换操作，则将t重置为零，否则将其加一；当t达到一个合适的设定值T时，算法将停止并认为达到了稳定状态；

②根据预定的排列选择一个智能电表，智能电表随机选择一个与其当前所在联盟不同的联盟，计算两个联盟的效用以及两个联盟内所有智能电表的卸载收益；

③比较两个联盟的效用，若不影响其他电表的收益，那么智能电表选择加入效用高的联盟，更新联盟状态；

④所有智能电表选择完策略是为一轮迭代，系统在进行一次迭代后，网络内部分智能电表改变了策略，每个联盟的接入智能电表数量增加或减小，网络连接状态全面更新，各个智能电表重新选择联盟，进行新一轮的迭代；

⑤联盟博弈达到纳什均衡，网络内所有智能电表不再改变策略，各个智能电表选择本地处理计算任务或将任务卸载，以及卸载情况下利用的子载波，获得AP分配的计算资源，进行任务卸载。