[发明专利]卫星边缘计算资源分配方法及装置

说明书

本发明涉及一种卫星边缘计算资源分配方法及装置，该方法采用TMF机制或EMF机制实现资源分配，包括：生成卖方候选集；生成买方候选集：选取满足比卖方要价和阈值都要高的投标价，并将满足投标价格而组成的集合定义为买方候选集；对每个卖方计算其分配规则，生成买卖交易对集合；当一个买方仅选择一个卖方时，通过卫星广播删除已中标的投标信息，以避免重复投标；若是一个买方选择多个卖方的场景，则跳过此过程；针对每一个成交对计算其支付规则，完成资源分配。本发明有效的解决了网络边缘中的资源分配问题，实现了有限的计算资源合理地分配给海量IoT用户，增加了资源提供者与资源需求者之间的成功交易对；可以广泛在卫星通信技术领域中应用。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是关于一种在天基边缘通信场景下，基于双向拍卖的卫星边缘计算资源分配方法及装置。

背景技术

随着物联网设备的迅速普及，大量的资源请求涌入到网络边缘，占用了有限的带宽并增加了网络传输负担。海量物联网设备若向远程云中心请求计算资源，则会产生巨大的传输延迟，从而导致某些时延敏感的应用程序无法如期工作，例如自动驾驶应用程序等。考虑到上述窘境，移动边缘计算(MEC)技术出现在人们的视野中，该技术被认为是可解决上述难点的最有效技术，并广泛应用在学术界和工业界，其核心思想是在网络边缘处为用户就近提供资源及所需服务，而无需将向远程云请求资源。显然，在网络边缘处为移动设备(MD)就近提供服务大幅度减少了传输延迟，并提高了服务质量，这极大地推动了工业物联网(IIoT)的快速发展。

虽然移动边缘计算技术为工业物联网的发展带来了巨大的优势，但也带来了诸多难点与挑战。其中，如何将有限的边缘服务器资源合理地分给海量的移动边缘用户成了一个备受关注的难点。现有网络边缘处的资源分配模型主要集中在基于资源定价的两阶段动态博弈模型。这种方法固然可实现资源的合理分配，但却不够有效，因为该模型假设了所有参与者都要遵循两阶段动态博弈的规则与机制。然而，更有效的方法是使用拍卖模型设计博弈机制，从机制设计这一更高的维度去实现资源的有效分配。现有关于分配计算资源的拍卖模型有很多，如ICAM机制。ICAM机制可以将边缘服务器的资源分配给资源请求者，并且该机制满足预算平衡性(budget balance)、计算有效性(computational efficiency)、个体理性(individual rationality)和激励兼容(incentive compatibility)的特性。但ICAM机制仍然存在缺点，即买卖双方之间成功交易的数量略低，并且一个卖方只能为一个买方提供服务。这导致ICAM机制无法直接应用于一个边缘服务器服务多个MD的场景中。除了ICAM机制以外，还有BDA机制和DPDA机制，上述两机制相比ICAM而言大幅度提高了成功交易的数量，并可应用于一个卖方服务多个买方的场景。但BDA和DPDA机制仍存在一些缺点，即不同MD向资源提供者请求的计算资源大小必须全部相同，这种限制导致该机制无法直接应用于具有不同计算请求大小的IoT场景中。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种卫星边缘计算资源分配方法及装置，其能有效的解决网络边缘中的资源分配问题，实现有限的计算资源合理地分配给海量IoT用户，增加了资源提供者与资源需求者之间的成功交易对。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种卫星边缘计算资源分配方法，该方法采用TMF机制或EMF机制实现资源分配，包括以下步骤：

步骤1、生成卖方候选集

步骤2、生成买方候选集B^c：选取满足比卖方要价和阈值都要高的投标价b_ij，并将满足投标价格而组成的集合定义为买方候选集B^c；

步骤3、对每个卖方u_k计算其分配规则，生成买卖交易对集合(L^b,L^s)；其中，L^b及L^s分别表示所有成功交易的买方集合及卖方集合；