基于双层Stackelberg博弈的MEC计算卸载方案
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孙伟峰(1978-),男,博士,副教授,CCF高级会员,主要研究领域为边缘计算,无线网络协议优化,基于SDN的跨层智能算法设计;张渊櫆(1998-),男,硕士,主要研究领域为边缘计算中的任务卸载与资源分配;江贺(1980-),男,博士,教授,博士生导师,CCF杰出会员,主要研究领域为基于搜索的软件工程,软件仓库挖掘;秦一星(1999-),女,硕士生,主要研究领域为边缘计算.

通讯作者:

孙伟峰,E-mail:wfsun@dlut.edu.cn

中图分类号:

基金项目:

国家重点研发计划(2018YFB1700100); CERNET创新工程(NGII20190801); 中央高校基本科研专项 (DUT21LAB115)


Computation Offloading Scheme Based on Two-layer Stackelberg Game for Multi-access Edge Computing
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    摘要:

    多接入边缘计算 (multi-access edge computing, MEC)中的计算卸载问题已经成为当前研究的热点之一. 目前的计算卸载方案仅考虑云、边、端结构中的计算卸载问题, 而未考虑到其公、私有云的属性. 提出了一种新的计算卸载方案, 所提方案考虑了边缘计算中公有云与私有云之间的关系, 将公有云作为了私有云资源的补充, 可以缓解由于私有云资源局限性带来的算力不足问题; 并通过建立双层Stackelberg博弈来解决计算卸载问题. 对公有云、私有云以及用户的策略和收益进行了分析, 求出了各参与人的最优策略, 证明了双层博弈的纳什均衡解的存在性及唯一性. 仿真结果和分析也验证了基于双层Stackelberg博弈的计算卸载方案的可行性, 且相较基于单层Stackelberg博弈的卸载方案更高效, 更适合可扩展的边缘计算的环境.

    Abstract:

    The computation offloading problem of multi-access edge computing (MEC) has become one of the research focuses. The current computation offloading scheme only considers the computation offloading problem in the cloud, edge, and end structures and does not take into account the attributes of the public and private clouds. In this study, a novel computation offloading scheme is proposed, which considers the relationship between the public cloud and private cloud in edge computing and regards the public cloud as a supplement to private cloud resources to alleviate the insufficient computing power caused by the limitations of private cloud resources. Moreover, a two-layer Stackelberg game is established to solve the computation offloading problem. The optimal strategies of each player are obtained upon the analysis of the strategies and profits of the public cloud, the private cloud, and users, and the existence and uniqueness of the Nash equilibrium solution to the two-layer game are proved. The simulation results and analysis verifies the feasibility of the computation offloading scheme based on the two-layer Stackelberg game. Compared with the computation offloading scheme based on the single-layer Stackelberg game, the proposed scheme is more efficient and more suitable for edge computing environments.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

孙伟峰,张渊櫆,江贺,秦一星.基于双层Stackelberg博弈的MEC计算卸载方案.软件学报,2023,34(9):4275-4293

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  • 收稿日期:2021-05-25
  • 最后修改日期:2021-08-25
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  • 在线发布日期: 2022-06-06
  • 出版日期: 2023-09-06
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