[发明专利]一种基于博弈论的多服务器协作资源分配方法

说明书

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于博弈论的多服务器协作资源分配方法，包括：构建多个边缘服务器协作的系统模型，系统模型中的边缘服务器作为迁移者或协作者；构建迁移者成本模型、协作者成本模型和收益模型，并根据这三个模型，构建买方的最大化收益模型和卖方的最大化收益模型；计算迁移者的最佳迁移策略和协作者向迁移者支付报价的最优动态报价策略；判断最佳迁移策略与最优动态报价策略是否满足斯坦克尔伯格均衡，若是，则根据最优策略实现计算资源分配；本发明实现了对任务迁移和计算资源的弹性控制和按需分配。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于博弈论的多服务器协作资源分配方法。

背景技术

近年来，传感器、摄像机、智能仪表等海量智能终端广泛应用于各种新兴业务，对现有的蜂窝网络提出了更高的要求，于是引入了一种很有前途的本地服务通信模式——移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)，以满足用户日益增长的数据需求。MEC在移动网络边缘提供IT服务器环境和云计算能力，以缩短传输时间延迟，提高带宽效率，增强位置感知，缓解网络对大量智能终端设备的迫切需求。

移动边缘计算通过在网络边缘进行数据处理，可以有效地克服边缘计算系统中网络拥塞和延迟的不足。MEC服务器作为移动边缘计算技术中不可或缺的设备，为用户提供计算服务，但随着用户数的急剧增加，MEC服务器的有限计算资源难以为每一个用户提供迅速且公平的服务，为了在有限的通信和计算能力下提高边缘云的效率，考虑研究边缘计算服务器之间的协作。单个MEC服务器由于其有限的存储和计算能力，通常不能满足繁重的计算任务，而MEC服务器的合作为解决这一问题提供了一种有效的途径。但传统MEC协作间存在几方面的问题，第一方面，在多用户繁重任务到达下，边缘服务器存在服务质量不稳定的问题，第二方面，如何在多边缘服务器和远程云服务器之间，选择最合适的边缘服务器进行卸载，第三方面，当边缘服务器计算资源短缺时，又该如何进行边缘服务器之间或边缘服务器与云服务器之间的协作。此外，在考虑服务器协作的同时，也要考虑其成本和收益，如何合理构建MEC服务器协作的模型，并基于此进行任务迁移和计算资源分配的联合优化，是本发明要解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于博弈论的多服务器协作资源分配方法，包括：

S1.构建多个边缘服务器协作的系统模型，系统模型中的边缘服务器作为迁移者或协作者；

S2.构建迁移者成本模型、协作者成本模型和收益模型；

S3.通过步骤S2构建的三个模型，构建买方的最大化收益模型和卖方的最大化收益模型；

S4.基于买方的最大化收益模型，利用拉格朗日乘数法和KKT条件计算迁移者的最佳迁移策略；

S5.根据卖方的最大化收益模型和迁移者的最佳迁移策略，得到协作者向迁移者支付报价的最优动态报价策略；

S6.判断最佳迁移策略与最优动态报价策略是否满足斯坦克尔伯格均衡，若是，则实现最优的计算资源分配，否则，返回步骤S4。

进一步的，系统模型中的每个边缘服务器到达的计算任务量表示为：

A_i(t)＝a_i(t)+c_i(t)；

其中，A_i(t)表示第i个边缘服务器到达的计算任务量，且表示第i个边缘服务器到达的最大任务量，a_i(t)表示第i个边缘服务器自身能处理的任务量，c_i(t)表示第i个边缘服务器迁移给其他服务器处理的任务量。

进一步的，每个MEC服务器均有CPU处理频率限制，记为K_i(t)，当A_i(t)＞K_i(t)时，MEC服务器i作为迁移者，迁移者的总计算任务量为：