[發(fā)明專利]一種適用于移動(dòng)邊緣計(jì)算場(chǎng)景的資源分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710600370.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107708135B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔穎;郭成軍;劉志;何雯;倪純
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/02
• 分類號(hào): H04W24/02
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發(fā)明涉及一種適用于移動(dòng)邊緣計(jì)算場(chǎng)景的資源分配方法，該方法基于任務(wù)緩存和傳輸優(yōu)化機(jī)制實(shí)現(xiàn)最優(yōu)任務(wù)緩存和上傳下載時(shí)間分配以及低復(fù)雜度次優(yōu)任務(wù)緩存和上傳下載時(shí)間分配，當(dāng)移動(dòng)設(shè)備待執(zhí)行的任務(wù)的計(jì)算結(jié)果已被基站緩存時(shí)，移動(dòng)設(shè)備從基站端下載該任務(wù)的計(jì)算結(jié)果，否則，移動(dòng)設(shè)備將該任務(wù)上傳至基站進(jìn)行計(jì)算，然后從基站下載該任務(wù)的計(jì)算結(jié)果，當(dāng)多個(gè)移動(dòng)設(shè)備上傳同一任務(wù)至基站時(shí)，基站選擇信道最好的移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)上傳，當(dāng)多個(gè)移動(dòng)設(shè)備下載同一任務(wù)的計(jì)算結(jié)果時(shí)，基站用多播的方式發(fā)送一次該任務(wù)的計(jì)算結(jié)果，并使信道最差的移動(dòng)設(shè)備恰好成功接收所述計(jì)算結(jié)果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明聯(lián)合優(yōu)化緩存和上傳下載時(shí)間，具有節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)的移動(dòng)邊緣計(jì)算領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于移動(dòng)邊緣計(jì)算場(chǎng)景的資源分配方法。

背景技術(shù)

未來(lái)，很多計(jì)算密集型和延遲敏感型任務(wù)都需要在移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)行，這些任務(wù)有巨大的運(yùn)算量并且需要在很短的時(shí)間內(nèi)完成，如虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、實(shí)時(shí)在線游戲、實(shí)時(shí)監(jiān)控、導(dǎo)航和超高清(UHD)視頻流等。而移動(dòng)設(shè)備由于資源有限，不能在很短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行完任務(wù)，且移動(dòng)設(shè)備電量有限，過(guò)大的能量消耗使移動(dòng)設(shè)備的待機(jī)時(shí)間更短。移動(dòng)邊緣計(jì)算是滿足未來(lái)計(jì)算密集型和延遲敏感型任務(wù)需求的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。移動(dòng)邊緣計(jì)算又稱“霧計(jì)算”，它將云所具備的資源移到更接近用戶的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)邊緣(如基站和無(wú)線接入點(diǎn))，其中“云”指數(shù)據(jù)中心、IP骨干網(wǎng)絡(luò)和蜂窩核心網(wǎng)絡(luò)等提供資源的網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)邊緣計(jì)算使移動(dòng)用戶能夠在較近的無(wú)線接入網(wǎng)邊緣得到IT和云計(jì)算服務(wù)，可降低服務(wù)的延遲，提升用戶體驗(yàn)質(zhì)量。

在移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)中，當(dāng)用戶們發(fā)出的任務(wù)請(qǐng)求在空間域中高度集中并且在時(shí)間域中異步或同步地重復(fù)時(shí)，將計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在更靠近用戶的地方(例如基站)以便在未來(lái)重復(fù)利用，可以大大減少移動(dòng)設(shè)備的計(jì)算負(fù)載和延遲。Al-Shuwaili和O.Simeone在文章“Optimal resource allocation for mobile edge computing-based augmentedreality applications”中提出了一個(gè)資源分配方案，這個(gè)方案允許用戶共享計(jì)算結(jié)果，并在延時(shí)和功率約束下最小化卸載所產(chǎn)生的總的移動(dòng)能量消耗。然而,這篇文章僅僅關(guān)注了一項(xiàng)計(jì)算任務(wù)，而且沒(méi)有考慮緩存計(jì)算結(jié)果以備將來(lái)重復(fù)使用。T.X.Tran,P.Pandey,A.Hajisami和D.Pompili在文章“Collaborative multi-bitrate video caching andprocessing in mobile-edge computing networks”中提出了在多用戶移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)中的協(xié)作多比特率視頻緩存和處理，從而最小化回程負(fù)載，但沒(méi)有考慮任務(wù)執(zhí)行和計(jì)算結(jié)果下載的能量損耗。因此，考慮多項(xiàng)任務(wù)請(qǐng)求，聯(lián)合優(yōu)化緩存和上傳下載時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)節(jié)能的緩存輔助型移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用于移動(dòng)邊緣計(jì)算場(chǎng)景的資源分配方法，在多任務(wù)請(qǐng)求的移動(dòng)邊緣系統(tǒng)中聯(lián)合優(yōu)化通信、緩存和計(jì)算資源從而達(dá)到節(jié)能目的，可設(shè)計(jì)節(jié)能的緩存輔助型移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種適用于移動(dòng)邊緣計(jì)算場(chǎng)景的資源分配方法，該方法基于任務(wù)緩存和傳輸優(yōu)化機(jī)制實(shí)現(xiàn)最優(yōu)任務(wù)緩存和上傳下載時(shí)間的資源分配或低復(fù)雜度次優(yōu)任務(wù)緩存和上傳下載時(shí)間的資源分配；

所述任務(wù)緩存和傳輸優(yōu)化機(jī)制為：

當(dāng)移動(dòng)設(shè)備待執(zhí)行的任務(wù)的計(jì)算結(jié)果已被基站緩存時(shí)，移動(dòng)設(shè)備從基站端下載該任務(wù)的計(jì)算結(jié)果，當(dāng)移動(dòng)設(shè)備待執(zhí)行的任務(wù)的計(jì)算結(jié)果未被基站緩存時(shí)，移動(dòng)設(shè)備將該任務(wù)上傳至基站進(jìn)行計(jì)算，然后從基站下載該任務(wù)的計(jì)算結(jié)果，其中，當(dāng)多個(gè)移動(dòng)設(shè)備上傳同一任務(wù)至基站時(shí)，基站選擇信道最好的移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)上傳，當(dāng)多個(gè)移動(dòng)設(shè)備下載同一任務(wù)的計(jì)算結(jié)果時(shí)，基站用多播的方式發(fā)送一次該任務(wù)的計(jì)算結(jié)果，并使得信道最差的移動(dòng)設(shè)備恰好成功接收所述計(jì)算結(jié)果。