基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116017576A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211722405.7H04L67/12(2022.01)(22)申请日2022.12.30H04L67/10(2022.01)(71)申请人中国科学院上海微系统与信息技术研究所地址200050上海市长宁区长宁路865号(72)发明人沈斐张静唐亮(74)专利代理机构上海泰博知识产权代理有限公司31451专利代理师钱文斌(51)Int.Cl.H04W28/08(2023.01)H04W28/086(2023.01)H04W28/14(2009.01)H04W4/44(2018.01)H04L67/1097(2022.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法(57)摘要本发明涉及一种基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法，包括以下步骤：建立系统任务卸载框架；确定车辆任务卸载过程；构建车辆任务卸载系统模型；确定优化区块链吞吐量函数；确定移动边缘计算系统收益；以区块链层的吞吐量和移动边缘计算系统收益最大化为目标，构建优化模型；基于交替方向乘子法求解所述优化模型，实现资源优化分配。本发明可以实现最大的系统收益和公平的负载平衡，并有效提高区块链的吞吐量。CN116017576ACN116017576A权利要求书1/2页1.一种基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法，其特征在于，包括以下步骤：建立系统任务卸载框架；确定车辆任务卸载过程；构建车辆任务卸载系统模型；确定优化区块链吞吐量函数；确定移动边缘计算系统收益；以区块链层的吞吐量和移动边缘计算系统收益最大化为目标，构建优化模型；基于交替方向乘子法求解所述优化模型，实现资源优化分配。2.根据权利要求1所述的基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法，其特征在于，所述系统任务卸载框架包括车辆层、移动边缘计算层和区块链层；所述车辆层的主体为有卸载需求的车辆；所述移动边缘计算层包括了任务卸载的各种移动边缘计算服务器以及小基站；所述区块链层用于在分布式账本中安全地记录卸载方案与奖励。3.根据权利要求2所述的基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法，其特征在于，所述车辆任务卸载过程包括任务划分为卸载至由资源丰富型车辆组成的车辆组和卸载至移动边缘计算服务器。4.根据权利要求2所述的基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法，其特征在于，所述车辆任务卸载系统模型具体为：车辆所需卸载的计算任务表示为所述区块链层中的共识机制由小基站完成，接收记录移动边缘计算服务器的交易其中，当时任务由移动边缘计算服务器处理，当时任务由车辆组处理；表示频谱分配的配置文件，表示计算资源分配的配置文件，当时表示用户请求的内容没有被缓存在移动边缘计算服务器中，时表示用户请求的内容被缓存在移动边缘计算服务器中。5.根据权利要求2所述的基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法，其特征在于，所述确定优化区块链吞吐量函数时，将小基站划分为一组验证节点和一组共识节点，这两组节点由可验证的随机函数预先确定，验证节点验证的是来自移动边缘计算服务器的交易验证完成后将其发送至共识节点，共识节点将交易打包成一个区块并完成实用拜占庭容错共识。6.根据权利要求5所述的基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法，其特征在于，所述区块链吞吐量函数为：其中，γ表示区块链吞吐量，|M|表示小基站数量；表示区块大小，表示在一个单位大小的区块中转入的交易数量，DI为区块生成的时间间隔。7.根据权利要求2所述的基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法，其特征在于，所述移动边缘计算系统收益为：其中，表示移动2CN116017576A权利要求书2/2页边缘计算系统的总收入，当时表示用户请求的内容没有被缓存在移动边缘计算服务器中，时表示用户请求的内容被缓存在移动边缘计算服务器中，χ表示租用回程带宽的单价，表示用户的请求速率，表示平均传输速率，表示内容缓存的内存和能耗的总成本，表示总的能量消耗，当时任务由移动边缘计算服务器处理，当时任务由车辆组处理，表示任务由移动边缘计算服务器处理时的总能耗，表示在任务由车辆组处理时的总能耗。8.根据权利要求2所述的基于区块链与边缘计算的车辆网络中合作性资源优化方法，其特征在于，所述优化模型为其中，λ表示加权系数，|M|表示小基站数量，|Nm|表示第m个小基站所在单元用户的数量；表示区块大小，表示在一个单位大小的区块中转入的交易数量，DI为区块生成的时间间隔，表示移动边缘计算系统的总收入；所述优化模型的约束条件包括：区块大小的限制；总的交易时间在几个块生成间隔之内的