[發(fā)明專利]一種非平衡邊緣云網(wǎng)絡(luò)接入與資源分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811476857.5
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109548031B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣衛(wèi)恒;賴琴;鄔小剛;喻莞芯;蒲云逸;李武斌
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: H04W16/06
• 分類號: H04W16/06;H04W16/08;H04W16/22
• 代理公司: 重慶上義眾和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50225
• 代理人: 孫人鵬

本發(fā)明公開了一種非平衡邊緣云網(wǎng)絡(luò)接入與資源分配方法，屬于移動云計算與移動邊緣計算領(lǐng)域，本發(fā)明通過循環(huán)方法，在每一輪資源分配循環(huán)中，多用戶多任務(wù)依據(jù)最小時延?能耗?成本加權(quán)和準(zhǔn)則獨(dú)立選擇最優(yōu)任務(wù)卸載路徑，最終具有全局最小時延?能耗?成本加權(quán)和的任務(wù)獲得當(dāng)前邊緣云服務(wù)器和無線接入基站資源分配權(quán)利。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)非平衡邊緣云網(wǎng)絡(luò)中的多用戶多任務(wù)卸載決策與資源分配，能顯著降低多用戶多任務(wù)卸載總時延?能耗?成本加權(quán)和。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動云計算與移動邊緣計算領(lǐng)域，特別是涉及一種非平衡邊緣云網(wǎng)絡(luò)接入與資源分配方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前移動互聯(lián)網(wǎng)與移動應(yīng)用創(chuàng)新仍面臨三大矛盾，包括：移動設(shè)備計算密集型應(yīng)用需求劇增但移動設(shè)備自身計算能力和電池容量有限、移動云接入需求劇增但接入能力有限、移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)革新越來越多但運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)管道化嚴(yán)重且用戶平均收益不斷降低。為了解決上述矛盾，移動邊緣計算(MEC,Mobile Edge Computing)新技術(shù)被提出，并成為了第五代移動通信的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一。本質(zhì)上，移動邊緣計算技術(shù)可以看作是移動云計算技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)邊緣的延伸或拓展。MEC的概念最先是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究所(ETSI,EuropeanTelecommunications Standards Institute)于2014年提出，其定義為“在無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN,Radio Access Network)內(nèi)靠近移動用戶的位置提供IT和云計算能力的新平臺”。這種模式中，大量計算和存儲資源被放置在網(wǎng)絡(luò)邊緣，靠近移動設(shè)備或傳感器。因而移動用戶可以將計算密集型任務(wù)遷移到MEC服務(wù)器中執(zhí)行，從而顯著降低對移動設(shè)備計算能力的要求并減小移動設(shè)備計算密集型任務(wù)執(zhí)行帶來的能耗。其次，通過在網(wǎng)絡(luò)邊緣服務(wù)服務(wù)器，移動用戶無需接入遠(yuǎn)端云從而可以顯著地降低云平臺和骨干網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。此外，移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以將移動邊緣計算服務(wù)器空閑資源租用給第三方從而獲得附加收益。

現(xiàn)有針對移動邊緣云計算系統(tǒng)遷移決策與資源分配研究大都基于平衡移動云邊緣計算服務(wù)器部署，即每個無線接入點(diǎn)都配置獨(dú)立非共享邊緣云服務(wù)器。然而，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，基于空域業(yè)務(wù)分布不均勻性以及部署成本因素，運(yùn)營商一般選擇非平衡的移動邊緣服務(wù)器部署策略，即多個無線接入點(diǎn)通過一跳或多跳鏈路接入少數(shù)幾個共享邊緣計算服務(wù)器。當(dāng)前針對這種非平衡移動邊緣云服務(wù)器部署下的遷移決策與資源分配還少有研究；現(xiàn)有關(guān)于移動邊緣云計算系統(tǒng)遷移決策與資源分配研究的系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)主要為時延、能耗或時延-能耗權(quán)重和，并未考慮移動邊緣云服務(wù)器的服務(wù)(使用)成本。

在本發(fā)明中的一種非平衡邊緣云網(wǎng)絡(luò)接入與資源分配方法，其中邊緣云服務(wù)器的服務(wù)成本具有多重含義，如無線接入點(diǎn)到邊緣云服務(wù)器時延、無線接入點(diǎn)與邊緣云服務(wù)器間達(dá)成的服務(wù)協(xié)議定價，或虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商與計算服務(wù)提供商關(guān)于資源使用定價等；這種服務(wù)成本與關(guān)聯(lián)的無線接入點(diǎn)有關(guān)。在這種情況下，系統(tǒng)遷移決策與資源分配設(shè)計需要聯(lián)合考慮時延-能耗-成本折中。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種非平衡邊緣云網(wǎng)絡(luò)接入與資源分配方法，該機(jī)制是一種循環(huán)方法，在每一輪資源分配循環(huán)中，多用戶多任務(wù)依據(jù)最小時延-能耗-成本加權(quán)和準(zhǔn)則獨(dú)立選擇最優(yōu)任務(wù)卸載路徑，最終具有全局最小時延-能耗-成本加權(quán)和的任務(wù)獲得當(dāng)前邊緣云服務(wù)器和無線接入基站資源分配權(quán)利，并且其最終任務(wù)卸載路徑即為獲得該最小時延-能耗-成本加權(quán)和路徑上的無線接入基站和邊緣云服務(wù)器。上述步驟循環(huán)直到邊緣云服務(wù)器或無線接入基站資源用完或所有用戶任務(wù)完成卸載。本方法能實(shí)現(xiàn)非平衡邊緣云網(wǎng)絡(luò)中的多用戶多任務(wù)卸載決策與資源分配，該方法是多項(xiàng)式復(fù)雜度方法，并且能顯著降低多用戶多任務(wù)卸載總時延-能耗-成本加權(quán)和。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種非平衡邊緣云網(wǎng)絡(luò)接入與資源分配方法，包括以下步驟：

S1、定義下列各項(xiàng)數(shù)據(jù)；

定義用戶集合

定義用戶i卸載任務(wù)集合

定義卸載任務(wù)集非空用戶集合