[發(fā)明專利]移動邊緣計算中面向低時延高可靠業(yè)務的資源分配方法

有效

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• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111278132B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 唐倫;胡彥娟;曹睿;管令進;廖皓;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08;H04W72/12;H04L47/783;H04L47/80
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種移動邊緣計算中面向低時延高可靠業(yè)務的資源分配方法，屬于移動通信技術領域。該方法在多MEC多用戶環(huán)境下，分別刻畫用戶任務隊列模型和MEC任務隊列模型，并以任務隊列上溢概率為約束，建立移動服務提供商網(wǎng)絡效用最大化的理論模型，對功率資源、帶寬資源和計算資源進行聯(lián)合分配。考慮到優(yōu)化模型中約束條件包含任務隊列溢出概率的極限約束，通過Lyapunov優(yōu)化理論將時間平均的隨機優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化并分解成單時隙求解的三個子問題，包括用戶的計算資源分配、帶寬與功率分配以及MEC的計算資源分配問題，進而分別對其求解。本發(fā)明在滿足用戶低時延高可靠的需求的同時提高了MSP的平均總收益。

技術領域

本發(fā)明屬于通信技術領域，涉及移動邊緣計算中面向低時延高可靠業(yè)務的資源分配方法。

背景技術

隨著物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，移動智能終端設備(User Equipment,UE)的數(shù)量急劇增加，計算密集型和延遲敏感型的應用和業(yè)務不斷涌現(xiàn)，例如，增強/虛擬現(xiàn)實(AR/VR)、人臉識別、自動駕駛等。這類新興的業(yè)務不僅需要豐富的計算資源，而且還會產(chǎn)生高額的能耗，然而移動智能終端設備通常在計算能力和電池壽命方面存在一定的局限性，導致設備難以支持這些業(yè)務。另一方面，受軟件定義網(wǎng)絡(Software Defined Network,SDN)和網(wǎng)絡功能虛擬化(Network Function Virtualization,NFV)的驅(qū)動，移動云計算(Mobile cloudcomputing,MCC)被提出。它允許UE將其計算密集型的任務卸載到資源豐富的遠端云服務器執(zhí)行。然而，云服務器一般距離用戶較遠，一些時延敏感的應用難以由云計算方案所滿足。隨著5G時代的到來，低時延高可靠通信(Ultra-reliable and low latencycommunication,URLLC)受到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。因此，為了解決這一問題，移動邊緣計算(Mobile edge computing,MEC)技術應運而生，它可以在靠近移動設備的網(wǎng)絡邊緣提供云資源，不僅可以滿足延遲敏感型應用的QoS需求，而且還在一定程度上降低了計算密集型應用所帶來的網(wǎng)絡負載和設備終端的能耗。但是，相對于MCC來說，MEC的網(wǎng)絡資源往往是有限的，因此如何合理高效的為用戶分配網(wǎng)絡資源并滿足其QoS需求，成為當前亟待解決的問題。

另一方面，無線資源和計算資源的分配對MEC系統(tǒng)任務執(zhí)行有相當大的影響，無線資源決定了用戶任務傳輸?shù)乃俾屎湍芎模嬎阗Y源決定了任務處理過程中的時間和計算能耗。對于移動服務提供商(Mobile service provider,MSP)來說，其能耗的急劇上升嚴重影響了MSP的利潤，因此，如何在最大化服務用戶數(shù)量的同時減小執(zhí)行計算任務所產(chǎn)生的能耗，促進5G技術的發(fā)展，提高用戶體驗質(zhì)量。

發(fā)明人在研究現(xiàn)有技術的過程中發(fā)現(xiàn)其存在如下缺點：

首先，忽略了移動邊緣計算的實際環(huán)境—多MEC多用戶，而集中于單MEC多用戶的場景，而且相比于單MEC環(huán)境，實際邊緣計算的環(huán)境各種網(wǎng)絡資源在執(zhí)行任務卸載和資源分配時相互影響，因此，單MEC并沒有獲得真正的資源分配方案；其次，在對MEC的資源分配研究中，考慮的是通用的業(yè)務場景，涉及5G低時延高可靠場景較少，而其場景對延遲和可靠性有較高的要求；最后，未考慮移動服務提供商的收益問題，單集中于能耗與時延的研究。此外，在對無線資源分配時，忽略了帶寬資源的優(yōu)化，而直接將帶寬均等分配，降低了網(wǎng)絡資源的利用率。因此，在多MEC多用戶的環(huán)境下，在滿足5G低時延高可靠業(yè)務的同時，如何合理有效的分配網(wǎng)絡資源，從而最大化MSP的收益是非常值得研究的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種移動邊緣計算中面向低時延高可靠業(yè)務的資源分配方法，在保證低時延高可靠業(yè)務的同時最大化移動服務運營商的收益，提高資源利用率和用戶體驗質(zhì)量。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：