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基于效用优化的星地融合网络联合用户关联及资源块调度算法

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电子学报 2023年第12期51卷 3483-3495页

作者：柴蓉陈米铃李锦红重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

星地融合网络通过实现卫星网络与地面蜂窝网络的有机融合,可为用户提供灵活的网络接入服务,满足多场景用户应用需求.然而,卫星网络拓扑结构的动态变化、星地链路的复杂特性、多网和多用户资源调度粒度的显著差异性,以及资源共享模式的... 详细信息

星地融合网络通过实现卫星网络与地面蜂窝网络的有机融合,可为用户提供灵活的网络接入服务,满足多场景用户应用需求.然而,卫星网络拓扑结构的动态变化、星地链路的复杂特性、多网和多用户资源调度粒度的显著差异性,以及资源共享模式的多样性,均对星地融合网络用户关联及资源调度问题带来困难及挑战.本文针对星地融合网络下行链路增强型移动宽带用户(Enhanced mobile broadband User,EU)及高可靠低延迟通信用户(ultra-Reliable and low latency communications User,RU)数据传输场景,研究用户关联及资源调度问题.在满足用户传输需求、网络可用资源、资源共享模式等约束条件下,将联合用户关联及资源块调度问题建模为系统效用函数最大化问题.由于该优化问题为强耦合问题,不易直接求解,本文将原优化问题分解功率分配子问题、用户关联及资源调度子问题.针对功率分配子问题,利用拉格朗日部分松弛法对离散变量进行连续化,进而将功率分配子问题转换为凸优化问题,采用拉格朗日对偶算法进行求解.基于得到的功率分配策略,本文提出一种启发式算法确定用户关联模式及资源块分配策略,在对蜂窝网络可用时频资源状态进行评估的基础上,分别针对时频资源充足及时频资源不充足的情况设计用户关联及资源块调度策略.针对时频资源充足情况,根据用户资源调度模式,分别定义RU及EU的时空资源调度粒度,进而针对采用正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)模式的RU及EU,基于KM匹配算法优化确定时频资源块调度策略;进而,针对采用穿孔模式的RU与EU,提出一种基于贪婪算法的EU资源块重调度策略,以满足用户最小传输速率;针对占用相邻子信道的EU优化确定OFDMA模式及非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)模式,以实现效用函数的提升.针对蜂窝网络时频资源不充足的情况,为无法接入蜂窝网络的用户分配卫星关联模式,并设计基于Kuhn-Munkres匹配算法的资源块调度策略.最后,通过仿真验证本文所提算法的有效性.

关键词：星地融合网络用户关联资源调度效用优化业务需求对偶算法

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效用优化的本地差分隐私联合分布估计机制

计算机科学 2023年第10期50卷 315-326页

作者：尹诗玉朱友文张跃南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京211106

相对于传统的中心化差分隐私,本地差分隐私(Local Differential Privacy,LDP)具有不依赖可信第三方等优势,但也存在数据效用较低的问题。效用优化本地差分隐私模型ULDP(Utility-Optimized Local Differential Privacy)利用不同输入的敏... 详细信息

相对于传统的中心化差分隐私,本地差分隐私(Local Differential Privacy,LDP)具有不依赖可信第三方等优势,但也存在数据效用较低的问题。效用优化本地差分隐私模型ULDP(Utility-Optimized Local Differential Privacy)利用不同输入的敏感度差异,可以提升估计结果的准确度。二维数据联合分布计算可广泛应用于众多数据分析场景,然而,如何在ULDP模型下实现二维数据联合分布估计,仍然是尚未解决的重要问题。针对这一问题,首先给出了二维ULDP模型的定义,兼顾了两个属性分别敏感与否的4种情况;其次,在该模型下,针对联合分布估计问题,提出了JuRR(Joint Utility-Optimized Randomized Response)与CPRR(Cartesian Product Randomized Response)2种机制,并理论证明了估计结果的无偏性;最后,在真实数据集上进行对比实验,讨论了不同参数对估计误差的影响。实验结果表明,所提2种机制具有更高的数据效用。

关键词：本地差分隐私效用优化联合分布频率估计敏感度差异

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基于OLH的效用优化本地差分隐私机制

密码学报 2022年第5期9卷 820-833页

作者：贺星宇朱友文张跃南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京211106 桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室桂林541004 广西师范大学广西多源信息挖掘与安全重点实验室桂林541004

效用优化本地差分隐私模型能够在保证隐私的前提下提高估计结果准确度.但现有的效用优化本地差分隐私协议存在着数据效用低或通信代价大的问题.本文针对现有效用优化本地差分隐私协议难以兼顾低通信代价和高数据效用的不足,基于OLH(opti... 详细信息

效用优化本地差分隐私模型能够在保证隐私的前提下提高估计结果准确度.但现有的效用优化本地差分隐私协议存在着数据效用低或通信代价大的问题.本文针对现有效用优化本地差分隐私协议难以兼顾低通信代价和高数据效用的不足,基于OLH(optimized local hashing)协议提出了符合效用优化本地差分隐私模型的uOLH(utility-optimized OLH)协议.该协议在原始数据定义域很大时,同时具有低通信代价和高数据效用的特点,兼顾u RR(utility-optimized randomized response)和uRAP(utilityoptimized randomized aggregatable privacy-preserving ordinal response)二者优势.本文进一步考虑了用户的个性化隐私保护需求,构造了优化加权组合机制DWC(data weighted combination),在此基础上提出了个性化效用优化本地差分隐私协议uOLH-DWC.允许用户自由选择隐私级别,并能够提升估计结果的准确度,可输出多个隐私级别下的频率估计结果.在真实和模拟数据集上的实验结果表明,u OLH协议可以同时具有低通信代价与高数据效用,且uOLH-DWC协议可令用户自由选择隐私预算,并提升了各个隐私级别下估计结果的准确度.

关键词：本地差分隐私效用优化通信代价个性化

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随机响应机制效用优化研究

通信学报 2019年第6期40卷 74-81页

作者：周异辉鲁来凤吴振强陕西师范大学计算机科学学院陕西西安710119 陕西师范大学数学与信息科学学院陕西西安710119 贵州大学贵州省公共大数据重点实验室贵州贵阳550025

针对本地化差分隐私中的隐私-效用均衡问题,对差分隐私和近似差分隐私情形下的二元广义随机响应机制建立效用优化模型,并采用图解法、最优性证明、软件求解和极值点等方法求解,得到了效用最优值与隐私预算、输入数据分布的精确表达式,... 详细信息

针对本地化差分隐私中的隐私-效用均衡问题,对差分隐私和近似差分隐私情形下的二元广义随机响应机制建立效用优化模型,并采用图解法、最优性证明、软件求解和极值点等方法求解,得到了效用最优值与隐私预算、输入数据分布的精确表达式,给出了相应的效用最优机制。研究结果表明效用最优值和效用最优机制均与隐私预算和输入数据分布相关。另外,多元随机响应机制效用优化模型可通过本地化差分隐私极值点来求解。

关键词：本地化差分隐私随机响应效用优化极值点单纯形法

面向云存储的I/O资源效用优化调度算法研究

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计算机研究与发展 2013年第8期50卷 1657-1666页

作者：王健宗谌炎俊谢长生华中科技大学计算机学院武汉430074 武汉光电国家实验室武汉430074 信息存储系统教育部重点实验室(华中科技大学) 武汉430074 网易公司广州510665 佐治亚理工学院佐治亚州亚特兰大30332

随着云计算的普及,越来越多的客户选择使用基于云的服务,以避免冗余的设施购买费用和繁杂的系统设计与维护,从而将精力集中在自己的专业领域.通常,云服务的客户从云服务供应商购买虚拟机,并根据双方商定达成的服务水平目标(service leve... 详细信息

随着云计算的普及,越来越多的客户选择使用基于云的服务,以避免冗余的设施购买费用和繁杂的系统设计与维护,从而将精力集中在自己的专业领域.通常,云服务的客户从云服务供应商购买虚拟机,并根据双方商定达成的服务水平目标(service level objective,SLO)约束购买到的计算资源.分布式存储中大量的文件分布在不同的存储节点上,现有的CPU、内存以及带宽等资源的分配调度算法并不适用磁盘I/O资源.从云服务提供商的角度来说,高效用的I/O资源调度算法有利于提高其系统的利用率,节约资源开销并增加企业收益率.从云存储提供商为获取高效率高收益率的角度考虑,通过对用户的虚拟机在不同存储节点上的访问特性建模,提出了一个新的自适应分布式I/O资源调度算法,简称为PC算法.PC算法能够:1)根据用户与服务商之间制定的SLO,动态地在各个存储节点中为每个虚拟机制定适当的局部SLO,满足虚拟机对个体节点的访问需求;2)为各虚拟机提供高效健壮的资源分配策略,既能尽可能利用I/O资源,又避免由无序的I/O资源竞争导致的虚拟机I/O资源饥饿.PC算法能够根据不同的I/O资源供应状况在两种调度策略间自动切换,当系统I/O资源充足时,算法采用最早截止时间优先算法(earliest deadline first,EDF)方式提高I/O资源使用率;反之则根据每个I/O请求的预计效益来提高总收益率.实验结果表明,在不采用预先设定虚拟机对各个节点访问量的前提下,PC算法能根据访问模式制定合理的资源分配,提高系统的I/O资源利用率和收益.

关键词：云存储 I O资源调度效用优化服务水平目标收益最大化

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“边信息”的效用优化及其影响

应用数学 2004年第1期17卷 1-6页

作者：熊德文叶中行上海交通大学数学系上海200240

本文考虑受随机因素影响的股票价模型 ,投资者仅知道的股价信息 (公共信息 )和“边信息”的效用优化问题 .我们利用测度的变换和投影 ,给出了具有“边信息”和不具“边信息”两种情况下的最优财富形式 .对于对数效用函数 ,我们比较最优... 详细信息

本文考虑受随机因素影响的股票价模型 ,投资者仅知道的股价信息 (公共信息 )和“边信息”的效用优化问题 .我们利用测度的变换和投影 ,给出了具有“边信息”和不具“边信息”两种情况下的最优财富形式 .对于对数效用函数 ,我们比较最优效用 ,讨论了“边信息”

关键词：效用函数测度随机变量股票价格鞅论 “边信息” 效用优化

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带边信息的效用优化问题

上海交通大学学报 2003年第11期37卷 1800-1802页

作者：熊德文叶中行上海交通大学数学系上海200240

考查了一种受随机因素影响的股价模型中,投资者仅知道股价信息和边信息的效用优化问题.利用测度变换和投影,给出了最优解的一种形式.对于对数和幂效用函数,得到了最优效用.

关键词：边信息效用优化测度变换

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基于知识供应链的科技信息效用优化研究

情报杂志 2009年第12期28卷 91-94页

作者：施宏伟赵霞西安电子科技大学经济管理学院西安710071

通过对知识供应链体系结构的描述,分析了隐含在知识供应链中的知识流动循环过程,构建了基于价值实现的知识供应链结构模型,进一步从知识扩散、信息增值、知识创新等三个方面,探索了科技信息知识在知识供应链中流动、传递并被应用以及效... 详细信息

通过对知识供应链体系结构的描述,分析了隐含在知识供应链中的知识流动循环过程,构建了基于价值实现的知识供应链结构模型,进一步从知识扩散、信息增值、知识创新等三个方面,探索了科技信息知识在知识供应链中流动、传递并被应用以及效用逐步优化的过程。

关键词：科技信息效用优化知识供应链

移动边缘计算中基于服务器协作的能耗和效用优化研究

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移动边缘计算中基于服务器协作的能耗和效用优化研究

作者：熊晨江西师范大学

学位级别：硕士

随着智能设备数量的快速增长和时延敏感型应用的增多,云计算已无法满足这类应用的需求,同时由于移动终端上计算资源和电池容量有限,因此欧洲电信标准协会(European Telecommunications Standards Institute,ETSI)在2014年提出了移动边... 详细信息

随着智能设备数量的快速增长和时延敏感型应用的增多,云计算已无法满足这类应用的需求,同时由于移动终端上计算资源和电池容量有限,因此欧洲电信标准协会(European Telecommunications Standards Institute,ETSI)在2014年提出了移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)概念,用户可以使用位于终端附近的边缘服务器进行任务处理,这有利于降低任务时延和终端能耗。虽然网络边缘部署的大量边缘服务器为用户带来便利,但是移动终端数量的不确定性却容易导致边缘服务器负载不均衡并产生更多能耗,使得移动边缘计算中资源分配面临复杂的能耗和效用优化问题,因此,如何分配网络边缘的计算资源、优化边缘服务器能耗和效用并保证用户服务质量是移动边缘计算系统面临的重要挑战。当前,众多学者对此展开研究,但现有研究存在如下不足:(1)基于单个边缘服务器的资源分配和能耗优化研究中,未考虑该边缘服务器与其他服务器存在重合区域会导致移动终端卸载选择更为复杂,同时,随着边缘服务器数量的增加,将有更多任务卸载至云中心,容易造成网络拥塞;(2)基于多个边缘服务器的资源分配和能耗优化研究中,未考虑边缘服务器负载不均衡导致的能源浪费问题。针对上述不足,本文从以下两个方面开展研究:(1)提出一种边缘服务器协作机制,在靠近用户一定范围内的边缘服务器中有一个边缘服务器担任领导者服务器并为该范围内的所有终端处理任务,但是,当领导者服务器的计算资源不足时,则考虑将任务卸载到作为协作者服务器的其余边缘服务器上处理。该方法整合了网络边缘资源,与单个边缘服务器相比多个边缘服务器协作机制能提供更多的计算资源,减少卸载到云中心的任务数量。仿真实验表明该方法能够使得领导者服务器上的任务缓冲队列保持长期稳定。(2)提出一种边缘服务器休眠机制,系统中担任协作者的边缘服务器具有休眠和活跃两种状态,休眠状态时消耗较少能量,但活跃状态时边缘服务器会接收任务并进行处理,该机制根据领导者的状态来控制协作者的状态。文中将该休眠机制与边缘服务器协作机制相结合,并对多个边缘服务器的能耗效用进行优化。仿真实验表明该机制在优化能耗效用的同时可以保证领导者边缘服务器上任务缓冲队列长期稳定。

关键词：移动边缘计算边缘服务器协作休眠机制能耗优化效用优化