申请/专利权人：湘潭大学

申请日：2022-11-14

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN115843042B

主分类号：H04W16/22

分类号：H04W16/22;H04L41/142

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2023.04.11#实质审查的生效;2023.03.24#公开

摘要：本发明提出了一种边缘网络中基于双边匹配的数字孪生构建方法，首先根据数字孪生的边缘网络场景获得所有终端设备请求服务器的传输与计算延迟参数以及服务器建立相应终端设备数字孪生模型所得到的效益参数；构建最大化总利润模型，将终端设备与数字孪生边缘服务器关联问题转化为图匹配问题，考虑终端设备与数字孪生边缘服务器的双向偏好选择，并设定终端设备对数字孪生边缘服务器以及数字孪生边缘服务器对终端设备的偏好值公式，最后，使用最优匹配算法对模型进行求解，确定终端设备关联决策。本发明适用于边缘网络场景中的终端设备的数字孪生模型构建，能够使终端设备与服务器的关联匹配方式达到稳定匹配状态，在满足计算资源约束下，有效提高了整体利润。

主权项：1.一种边缘网络中基于双边匹配的数字孪生构建方法，其特征在于，拥有数字孪生的边缘网络，在计算资源限制下，终端设备通过将自身物理实体的配置数据和历史数据传输到配备了数字孪生的边缘服务器中进行数字孪生模型建立，使用最优匹配算法得到终端设备和数字孪生边缘服务器之间的利润最大化匹配方案，所述方法具体步骤如下：步骤1、部署数字孪生边缘网络场景，网络中数字孪生边缘服务器的集合用表示，其中j表示服务器索引，服务器sj的剩余计算资源量表示为capj，终端设备集合表示用其中i表示终端设备索引，对终端设备ui进行数字孪生所需计算资源量为fi，终端设备关联决策为X＝{xi,j∈{0，1}|i∈[1,n],j∈[1,m]}，xi,j＝1表示终端设备ui将实体数据传输到数字孪生边缘服务器sj进行处理；步骤2、对于终端设备ui，定义服务偏好值为di,j＝λjri,j+ti,jfi，其中，λi表示终端设备ui的配置数据和历史运行数据大小，ri,j表示终端设备ui传输到数字孪生边缘服务器sj的传输速率，ti,j表示终端设备ui在服务器sj中建立数字孪生模型的运行时间，服务偏好值反映了终端设备对数字孪生边缘服务器的偏好程度；步骤3、对于数字孪生边缘服务器sj，定义效益偏好值为vi,j＝pi,j-βκjγifi2fi，其中，pi,j表示终端设备ui通过服务器sj进行数字孪生建模所带来的收益，β为能源消耗成本权重，κj是由服务器的结构确定的能量系数，γi表示完成终端设备ui所需的CPU周期，βκjγifi2表示终端设备ui在服务器sj上执行的能耗成本，效益偏好值反映了数字孪生边缘服务器对终端设备的偏好程度；步骤4、将数字孪生边缘服务器和终端设备的偏好列表分别设计为和每个终端设备ui按照服务偏好值di,j进行严格升序排序，每个服务器sj按照效益偏好值vi,j进行严格降序排序，其中，如果则终端设备ui更偏好于卸载到sj而不是sj′，如果则服务器sj更偏好于对终端设备ui′进行数字孪生建模，而不是ui；步骤5、将终端设备实体与数字孪生边缘服务器关联问题转换成图匹配问题，采用一种最优匹配算法得到终端设备与服务器关联匹配方案，该算法的主要步骤如下：1建立二部图其中，二部图的顶点被划分为两个子集和顶点表示终端设备集合，顶点表示数字孪生边缘服务器集合；2首先获取终端设备集合和可用数字孪生边缘服务器集合3定义为未匹配的终端设备集合，为终端设备ui的服务偏好列表，为服务器sj的效益偏好列表，对终端设备和服务器分别进行服务偏好值与效益偏好值的计算，初始化4遍历未匹配的终端设备集合如果为则跳转到步骤6，否则，对于每个终端设备从服务列表找出最优偏好的数字孪生边缘服务器sj，将其从中移除，并将赋值为1；5遍历数字孪生边缘服务器集合对于每个服务器判断其与之关联的终端设备的计算资源是否满足约束要求：a如果则数字孪生边缘服务器sj接受所有关联请求的终端设备，并将已接受的终端设备请求从中删除；b如果则数字孪生边缘服务器sj依次保留最优偏好的终端设备直到满足不了sj的计算资源，并拒绝其他终端设备，将sj接受的终端设备从中删除，并将sj拒绝的终端设备ui重新加入中，被拒绝的终端设备ui所对应的关联决策更新为0；6当所有终端设备与数字孪生边缘服务器都进行关联，即或者所有的数字孪生边缘服务器都没有剩余计算容量来关联终端设备，则得到每个终端设备的关联决策X，算法结束，否则，跳转到步骤4。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 湘潭大学 一种边缘网络中基于双边匹配的数字孪生构建方法

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