[發(fā)明專利]一種車載邊緣計算應(yīng)用緩存方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010053699.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111262940B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾鋒;陳瑤佳
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G06F16/2455;G06F16/23
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 楊萍

本發(fā)明提供了一種車載邊緣計算應(yīng)用緩存方法、裝置及系統(tǒng)，設(shè)某一車載自組織網(wǎng)絡(luò)的邊緣服務(wù)器覆蓋范圍內(nèi)有n個車輛用戶，其中每個車輛用戶i請求將數(shù)據(jù)量為q_i車載應(yīng)用的計算任務(wù)卸載至該邊緣服務(wù)器；該邊緣服務(wù)器收集其覆蓋范圍內(nèi)的車輛用戶請求卸載的車載應(yīng)用的計算任務(wù)，按計算任務(wù)的數(shù)據(jù)量向相應(yīng)的車輛用戶收費(fèi)；完成計算任務(wù)得到計算結(jié)果后，將計算結(jié)果反饋給相應(yīng)的車輛用戶，并且選擇性地緩存車輛用戶卸載的車載應(yīng)用的計算任務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)，包括其計算結(jié)果；若后續(xù)有其它車輛用戶請求卸載的車載應(yīng)用的計算任務(wù)在本地有緩存，則邊緣服務(wù)器直接將相應(yīng)的計算結(jié)果反饋給相應(yīng)的車輛用戶。本發(fā)明能有效降低了車載應(yīng)用服務(wù)的響應(yīng)延時。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車載邊緣計算應(yīng)用緩存方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)通信和移動車載應(yīng)用的日益發(fā)展，人們對移動車載應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量提出了更高要求，尤其是在低響應(yīng)延時方面。為應(yīng)對移動車載應(yīng)用的計算服務(wù)需求，出現(xiàn)了車載邊緣計算(Vehicle Edge Computing,VEC)，即在車載自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)中加入移動邊緣計算(MEC)技術(shù)，邊緣服務(wù)器將計算和存儲資源擴(kuò)展到車載網(wǎng)絡(luò)邊緣來滿足車載應(yīng)用對延遲敏感的需求^[4]。隨著VEC的到來，移動車輛可直接在網(wǎng)絡(luò)邊緣獲得計算和存儲資源，車載應(yīng)用可獲得更好的用戶體驗。

車載邊緣計算中，使用邊緣緩存技術(shù)將熱點內(nèi)容存儲在邊緣服務(wù)器(VEC服務(wù)器)上，不僅可以快速滿足后續(xù)車輛用戶的需求，還能大大減少數(shù)據(jù)傳輸量，顯著降低檢索內(nèi)容的傳輸延遲，提高用戶的體驗質(zhì)量(Quality of Experience,QoE)。目前，車載內(nèi)容緩存方面有兩方面的研究工作，一方面是如何在基站和移動設(shè)備上緩存內(nèi)容以供車輛用戶使用；在該方面已有的研究工作中，緩存內(nèi)容都是由內(nèi)容服務(wù)商提供；由于緩存內(nèi)容由服務(wù)商提供，一般情況下是預(yù)先放置在服務(wù)器中，是靜態(tài)的，難于實現(xiàn)車輛之間諸如當(dāng)?shù)靥鞖狻⒔煌顩r、駕駛體驗、新聞等實時信息的共享與交換。另一方面是車輛在本地緩存熱點內(nèi)容，利用設(shè)備到設(shè)備(Device-to-Device,D2D)通信框架實現(xiàn)車輛與車輛(Vehicle-to-Vehicle,V2V)之間的實時信息共享^[5]。然而，該方面大多數(shù)已有研究工作主要是基于Ad Hoc或IEEE802.11串行標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的，忽略了D2D協(xié)作車載網(wǎng)絡(luò)的移動性問題。由于緩存節(jié)點是高速移動的車輛，無法保證內(nèi)容的可靠傳輸，很難保證車載移動應(yīng)用服務(wù)獲得較好的用戶體驗。

實際生活中，大量車輛對車載應(yīng)用有類似的需求，因而有一些應(yīng)用得到了廣泛使用，例如交通新聞、車輛導(dǎo)航、天氣預(yù)報等應(yīng)用，這些熱點應(yīng)用如果緩存在道路附近的邊緣服務(wù)器上，過往車輛將可以得到快速、低成本、高質(zhì)量的邊緣計算服務(wù)。為獲取車載應(yīng)用服務(wù)需要的實時信息，同時保證可靠傳輸，文獻(xiàn)[1、2]設(shè)計了一種用戶和邊緣云基于任務(wù)興趣分組的聚類方法，以及一種分布式匈牙利算法來解決資源匹配的問題，邊緣服務(wù)器基于用戶計算請求來主動緩存計算結(jié)果，從而減少邊緣服務(wù)器的計算負(fù)擔(dān)和降低傳輸時延。從車載邊緣計算的應(yīng)用緩存入手，通過車輛用戶將應(yīng)用卸載至邊緣服務(wù)器，邊緣服務(wù)器緩存其計算結(jié)果，并以此為后續(xù)的有需求車輛用戶提供服務(wù)。車輛用戶成為了內(nèi)容的提供者，保證了車載應(yīng)用服務(wù)所需信息的實時性。邊緣服務(wù)器成了緩存節(jié)點，并為鄰近的車輛用戶提供可靠的內(nèi)容傳送服務(wù)。但是，這些研究工作假設(shè)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了很長的訓(xùn)練周期，邊緣服務(wù)器已經(jīng)緩存了可以覆蓋用戶可能請求的所有計算任務(wù)數(shù)據(jù)，在實際情況下，受制于邊緣服務(wù)器的有限存儲，相關(guān)方法是不可行的。同時，這些研究工作沒有考慮到用戶在卸載應(yīng)用時會關(guān)注計算服務(wù)費(fèi)和隱私泄露問題，往往不愿成為“第一用戶”(對于某項車載應(yīng)用，第一用戶即首次向邊緣服務(wù)器請求將該項車載應(yīng)用的計算任務(wù)卸載至邊緣服務(wù)器的車輛用戶)，從而導(dǎo)致沒有足夠的內(nèi)容的提供者，無法保證邊緣服務(wù)器存儲資源的動態(tài)更新，車載應(yīng)用服務(wù)所需信息具有非常高的實時性，無法充分降低車載應(yīng)用的服務(wù)的響應(yīng)延時。