[發(fā)明專利]快速評估邊緣計算網(wǎng)絡(luò)中非均勻訪問用戶平均時延的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010801960.3
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN112084018B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周思源;唐苗苗;居美艷;譚國平;王家瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F17/18;H04L43/0852
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

本發(fā)明公開了一種快速評估邊緣計算網(wǎng)絡(luò)中非均勻訪問用戶平均時延的方法，結(jié)合排隊論和隨機(jī)幾何理論對該移動邊緣計算模型中用戶平均時延性能進(jìn)行了分析，提出了一種用于快速計算此通信系統(tǒng)中用戶平均時延的方法。運用該方法，可以準(zhǔn)確快速地評估出系統(tǒng)中用戶平均延時違反概率、以及揭示網(wǎng)絡(luò)中流量密度對用戶延時違反概率的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信中的移動邊緣計算技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種快速評估邊緣計算網(wǎng)絡(luò)中非均勻訪問用戶平均時延的方法。

背景技術(shù)

在5G時代，邊緣計算將更快速的發(fā)展，并在更大程度上展示出其價值和作用。用戶面網(wǎng)元的下沉，讓5G網(wǎng)絡(luò)能夠和邊緣計算資源無縫銜接起來，為邊緣計算技術(shù)的日益精進(jìn)注入了有力的動力。與此同時，邊緣計算在5G領(lǐng)域中的應(yīng)用，更好的契合了5G的低時延、大帶寬、大連接的業(yè)務(wù)需求，為其奠定了更加扎實的技術(shù)基礎(chǔ)，為邊緣應(yīng)用提供了云服務(wù)以及IT環(huán)境服務(wù)。和集中部署模式相比，邊緣計算從根本上排除了時延長、匯聚流量大等困擾，為實時性要求的業(yè)務(wù)提供了更有力的支持。作為5G的關(guān)鍵使能技術(shù)，移動邊緣計算通過將計算能力從云端下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，從而在網(wǎng)絡(luò)邊緣為用戶提供所需服務(wù)和云端計算功能，在保障業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的同時進(jìn)一步降低通信時延。

而對于通信系統(tǒng)中時延的分析大致分為兩種方法：宏觀視圖、微觀視圖。微觀視圖從應(yīng)用級數(shù)據(jù)包的層面對流量進(jìn)行統(tǒng)計分析，并結(jié)合隨機(jī)幾何理論和排隊論對部署有雙核服務(wù)器的移動邊緣計算網(wǎng)絡(luò)用戶時延違反概率進(jìn)行了分析。

隨機(jī)幾何理論可以有效地刻畫網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模節(jié)點位置信息的隨機(jī)分布，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在一定區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)隨機(jī)分布時，泊松點過程(PPP)既可以準(zhǔn)確得描述節(jié)點的隨機(jī)分布特征，又能夠為得到網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的數(shù)學(xué)解析解提供條件。

排隊論通過對顧客到達(dá)過程、到達(dá)率、服務(wù)臺服務(wù)過程、服務(wù)效率以及服務(wù)臺數(shù)等參數(shù)進(jìn)行抽象建模，運用馬爾可夫鏈和生滅過程對系統(tǒng)排隊隊長、用戶平均時延等性能進(jìn)行分析。

在現(xiàn)實生活中，用戶在每個時隙都向移動邊緣計算服務(wù)器發(fā)送計算任務(wù)請求的假設(shè)并不貼合實際情況，用戶在每個時隙以一定概率發(fā)送計算請求的邊緣計算網(wǎng)絡(luò)模型更符合實際情況。時延是評價網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)，時延關(guān)鍵型應(yīng)用(如無人機(jī)的控制和觸覺式互聯(lián)網(wǎng))對時延有著高的要求，在對無線網(wǎng)絡(luò)的分析過程中，對時延的分析至關(guān)重要。點對點的時延已經(jīng)得到很好的研究，多點到多點的時延還在研究中，多點到多點的時延分析更為復(fù)雜，受到流量、路徑損耗和接入控制協(xié)議等多種因素的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種快速評估邊緣計算網(wǎng)絡(luò)中非均勻訪問用戶平均時延的方法，準(zhǔn)確快速地評估出系統(tǒng)中用戶平均延時違反概率、以及揭示網(wǎng)絡(luò)中流量密度對用戶延時違反概率的影響。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明提出的一種快速評估邊緣計算網(wǎng)絡(luò)中非均勻訪問用戶平均時延的方法，包括以下步驟：

步驟1、基于邊緣計算網(wǎng)絡(luò)模型，邊緣計算網(wǎng)絡(luò)模型中的用戶在每個時隙向服務(wù)器發(fā)送計算請求的概率在[ε_min,ε_max]區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，用戶計算任務(wù)到達(dá)過程滿足泊松流的三個條件，運用M/Er/1/∞排隊模型對用戶平均時延進(jìn)行分析，其中M表示計算請求的到達(dá)率服從負(fù)指數(shù)分布，Er表示服務(wù)率服從r階愛爾蘭分布，1表示排隊過程為單隊列，∞表示潛在服務(wù)數(shù)量和截止隊長為無窮，排隊過程不拒絕；

k層服務(wù)器的平均數(shù)據(jù)包到達(dá)率為：