[發(fā)明專利]一種多接入邊緣計算網(wǎng)絡(luò)計算卸載系統(tǒng)及其計算卸載方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110231691.6
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112995023B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張興;劉君臨;李昕;李昊波
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L12/66
• 分類號: H04L12/66;H04L67/10;H04L67/1001;H04W28/06;H04W28/08;H04W88/16
• 代理公司: 北京中海智圣知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11282
• 代理人: 李奎書

本發(fā)明涉及一種多接入邊緣計算網(wǎng)絡(luò)計算卸載系統(tǒng)及其計算卸載方法。一種多接入邊緣計算網(wǎng)絡(luò)計算卸載系統(tǒng)，基于算力網(wǎng)絡(luò)圖的多接入邊緣計算網(wǎng)絡(luò)計算卸載系統(tǒng)包括云端服務(wù)器、邊緣智能網(wǎng)關(guān)和輸入設(shè)備；一種多接入邊緣計算網(wǎng)絡(luò)計算卸載方法，通過采集用戶數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)模型，任務(wù)調(diào)度客戶端將處理結(jié)果上傳至云端的展示平臺進行展示。計算卸載的優(yōu)化問題以全網(wǎng)絡(luò)中計算任務(wù)的完成時延最小為優(yōu)化目標(biāo)，為用戶提供了良好的用戶體驗與服務(wù)質(zhì)量；計算卸載的優(yōu)化算法為一種多項式時間復(fù)雜度的理論最優(yōu)算法，為計算卸載對的最終效果提供了穩(wěn)定的效用保證。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多接入邊緣計算網(wǎng)絡(luò)計算卸載系統(tǒng)及其計算卸載方法。

背景技術(shù)

為滿足5G應(yīng)用場景的低時延需求，邊緣智能成為趨勢。Seagate和IDC的一項研究表明，到2020年，全球每年云計算流量將超過14ZB；到2025年，全球數(shù)據(jù)量將會從2016年的16ZB上升至163ZB。“終端+數(shù)據(jù)中心”的兩級處理已無法滿足數(shù)據(jù)持續(xù)增長的智能社會的要求。算力需求將從云、端擴散至網(wǎng)絡(luò)邊緣，形成“終端+邊緣+數(shù)據(jù)中心”的三級架構(gòu)。移動邊緣計算通過在接近終端的邊緣側(cè)部署服務(wù)器，降低網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的可能性，減少網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的時延，提升用戶體驗與網(wǎng)絡(luò)效率，得到了深入研究與廣泛應(yīng)用。作為邊緣計算網(wǎng)絡(luò)的核心部分，計算卸載技術(shù)起著關(guān)鍵作用。在傳統(tǒng)的計算卸載算法中，當(dāng)不同的用戶終端同時提出計算任務(wù)需求時，由于計算節(jié)點缺乏協(xié)同能力，沒有統(tǒng)一的機制能結(jié)合網(wǎng)絡(luò)負載與需求特性，動態(tài)調(diào)度計算任務(wù)，靈活分配網(wǎng)絡(luò)資源，因此，部分邊緣節(jié)點會出現(xiàn)計算過載的現(xiàn)象，用戶體驗下降。隨著對計算卸載技術(shù)研究的深入，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)與計算任務(wù)特征，設(shè)計一套完整的資源協(xié)同編排策略，對所有計算節(jié)點的資源分配策略進行統(tǒng)一的規(guī)劃與決策，更好地結(jié)合用戶終端的計算任務(wù)特性，對業(yè)務(wù)需求進行預(yù)判，為計算節(jié)點分配合理的算力資源，進而為用戶提供差異化的定制服務(wù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的彈性分配，最大化網(wǎng)絡(luò)資源利用率。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的空白，本發(fā)明提供了一種多接入邊緣計算網(wǎng)絡(luò)計算卸載的系統(tǒng)及方法，可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)狀況與任務(wù)特性，將計算任務(wù)調(diào)度至最佳的計算節(jié)點，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負載均衡，保證良好的用戶體驗。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種多接入邊緣計算網(wǎng)絡(luò)計算卸載系統(tǒng)，包括云端服務(wù)器、邊緣智能網(wǎng)關(guān)和輸入設(shè)備，其中：

云端服務(wù)器，云端服務(wù)器上部署多個與計算卸載相關(guān)的模塊，用于提供容器集群調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控、算力網(wǎng)絡(luò)圖生成與分發(fā)，其中，云端服務(wù)器上運行的容器集群調(diào)度模塊負責(zé)對各個邊緣節(jié)點(邊緣智能網(wǎng)關(guān))上部署的容器進行管理，提供基礎(chǔ)的負載均衡、彈性伸縮；云端服務(wù)器上運行的網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控模塊，用于定時收集各個邊緣節(jié)點(邊緣智能網(wǎng)關(guān))提供的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)(包括但不限于CPU占用情況、內(nèi)存占用情況、HTTP連接數(shù))并進行統(tǒng)一整理，提供一系列數(shù)據(jù)接口供其它程序調(diào)用；云端服務(wù)器上運行的算力網(wǎng)絡(luò)圖模塊提供進行算力網(wǎng)絡(luò)圖生成與分發(fā)，用于將網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊提供的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)通過程序接口獲取后封裝為算力網(wǎng)絡(luò)圖結(jié)構(gòu)，并通過通信協(xié)議將最新的算力網(wǎng)絡(luò)圖分發(fā)給邊端的算力網(wǎng)絡(luò)圖模塊；

邊緣智能網(wǎng)關(guān)，邊緣智能網(wǎng)關(guān)上運行多個與計算卸載模塊，每個計算卸載模塊均以容器的形式部署，用于提供算力網(wǎng)絡(luò)圖存儲、計算卸載、任務(wù)緩存與分發(fā)，其中，邊緣智能網(wǎng)關(guān)上運行的算力網(wǎng)絡(luò)圖模塊用于將從云端服務(wù)器上運行的算力網(wǎng)絡(luò)圖模塊接收的算力網(wǎng)絡(luò)圖進行集中緩存；邊緣智能網(wǎng)關(guān)上運行的計算卸載模塊用于為邊緣智能網(wǎng)關(guān)集群中到達的任務(wù)進行卸載并決定將當(dāng)前任務(wù)遷移到對應(yīng)的邊緣智能網(wǎng)關(guān)上的任務(wù)處理模塊上執(zhí)行，并將決策結(jié)果發(fā)送至任務(wù)調(diào)度客戶端，整個集群只需要有一個計算卸載模塊處于開啟狀態(tài)即可；邊緣智能網(wǎng)關(guān)上運行的任務(wù)調(diào)度客戶端模塊用于對輸入設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)進行任務(wù)識別、任務(wù)分類與數(shù)據(jù)緩存，向計算卸載模塊發(fā)送任務(wù)到達信息，并從計算卸載模塊接收計算卸載的結(jié)果；