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Three-stage Stackelberg game based edge computing resource management for mobile blockchain
Peer-to-Peer Networking and Applications ( IF 4.2 ) Pub Date : 2021-01-05 , DOI: 10.1007/s12083-020-01032-y
Yuqi Fan , Zhifeng Jin , Guangming Shen , Donghui Hu , Lei Shi , Xiaohui Yuan

Blockchain can provide a dependable environment for mobile applications. Mining, as an important component in blockchain, requires a lot of computing resources, and hence resource limited moblie devices are unable to perform the mining. Offloading mining computation tasks to an edge computing service provider (ESP) or a cloud computing service provider (CSP) is considered as a feasible solution to mobile blockchain mining. However, the computing resources of the ESP are not unlimited. Therefore, rational edge computing resource management is critical to maximizing the utilities of the ESP and the miners. Most of the existing work assumes the computation is offloaded to either the CSP or the ESP which serves the terminal devices. However, an ESP can also offload the computation to the other ESPs, when the ESP is overloaded. In this paper, we construct a computation offloading model composed of multiple miners, multiple ESPs, and a CSP, where an overloaded ESP can offload the mining tasks to the CSP or the other ESPs or both. We propose a three-stage Stackelberg game for optimal pricing-based edge computing resource management. We analyze the existence and uniqueness of Stackelberg game equilibrium and derive the optimal amount of computing resource requests from the miners. We then propose a simple yet effective golden section based Stackelberg game equilibrium searching algorithm SES for resource pricing. We conduct experiments through simulations. Experimental results show that the proposed computing offloading model and algorithm can achieve high unit service utilities of both the ESPs and the terminal devices.



中文翻译:

基于三阶段Stackelberg游戏的移动区块链边缘计算资源管理

区块链可以为移动应用程序提供可靠的环境。挖掘作为区块链中的重要组成部分,需要大量计算资源,因此资源受限的移动设备无法执行挖掘。将挖掘计算任务卸载到边缘计算服务提供商(ESP)或云计算服务提供商(CSP)被认为是移动区块链挖掘的可行解决方案。但是,ESP的计算资源不是无限的。因此,合理的边缘计算资源管理对于最大化ESP和矿工的效用至关重要。现有的大多数工作都假定计算已分流到为终端设备提供服务的CSP或ESP。但是,当ESP重载时,ESP也可以将计算工作转移到其他ESP。在本文中,我们构建了一个由多个矿工,多个ESP和一个CSP组成的计算卸载模型,在此模型中,过载的ESP可以将挖掘任务卸载到CSP或其他ESP或两者中。我们提出了一个三阶段的Stackelberg游戏,用于基于定价的最佳边缘计算资源管理。我们分析了Stackelberg博弈均衡的存在性和唯一性,并从矿工那里获得了最佳的计算资源请求量。然后,我们提出了一种简单而有效的基于黄金分割的Stackelberg博弈均衡搜索算法SES进行资源定价。我们通过模拟进行实验。实验结果表明,所提出的计算分流模型和算法可以实现电除尘器和终端设备的较高单位服务利用率。多个ESP和一个CSP,重载的ESP可以将挖掘任务卸载到CSP或其他ESP或两者。我们提出了一个三阶段的Stackelberg游戏,用于基于定价的最佳边缘计算资源管理。我们分析了Stackelberg博弈均衡的存在性和唯一性,并从矿工那里获得了最佳的计算资源请求量。然后,我们提出了一种简单而有效的基于黄金分割的Stackelberg博弈均衡搜索算法SES进行资源定价。我们通过模拟进行实验。实验结果表明,所提出的计算分流模型和算法可以实现电除尘器和终端设备的较高单位服务利用率。多个ESP和一个CSP,重载的ESP可以将挖掘任务卸载到CSP或其他ESP或两者。我们提出了一个三阶段的Stackelberg游戏,用于基于定价的最佳边缘计算资源管理。我们分析了Stackelberg博弈均衡的存在性和唯一性,并从矿工那里获得了最佳的计算资源请求量。然后,我们提出了一种简单而有效的基于黄金分割的Stackelberg博弈均衡搜索算法SES进行资源定价。我们通过模拟进行实验。实验结果表明,所提出的计算分流模型和算法可以实现电除尘器和终端设备的较高单位服务利用率。我们提出了一个三阶段的Stackelberg游戏,用于基于定价的最佳边缘计算资源管理。我们分析了Stackelberg博弈均衡的存在性和唯一性,并从矿工那里获得了最佳的计算资源请求量。然后,我们提出了一种简单而有效的基于黄金分割的Stackelberg博弈均衡搜索算法SES进行资源定价。我们通过模拟进行实验。实验结果表明,所提出的计算分流模型和算法可以实现电除尘器和终端设备的较高单位服务利用率。我们提出了一个三阶段的Stackelberg游戏,用于基于最优定价的边缘计算资源管理。我们分析了Stackelberg博弈均衡的存在性和唯一性,并从矿工那里获得了最佳的计算资源请求量。然后,我们提出了一种简单而有效的基于黄金分割的Stackelberg博弈均衡搜索算法SES进行资源定价。我们通过模拟进行实验。实验结果表明,所提出的计算分流模型和算法可以实现电除尘器和终端设备的较高单位服务利用率。然后,我们提出了一种简单而有效的基于黄金分割的Stackelberg博弈均衡搜索算法SES进行资源定价。我们通过模拟进行实验。实验结果表明,所提出的计算分流模型和算法可以实现ESP和终端设备的较高的单元服务效用。然后,我们提出了一种简单而有效的基于黄金分割的Stackelberg博弈均衡搜索算法SES进行资源定价。我们通过模拟进行实验。实验结果表明,所提出的计算分流模型和算法可以实现电除尘器和终端设备的较高单位服务利用率。

更新日期:2021-01-05
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