[發明專利]云邊協同網絡中時延和頻譜占用聯合優化方法及系統

有效

• 申請號: 202110975856.0
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113784373B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 陳伯文;劉玲;梁瑞鑫;王守翠;陳琪;沈綱祥;高明義;邵衛東;陳虹
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04L47/10
• 分類號: H04L47/10;H04W24/02;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 張榮

本發明涉及一種云邊協同網絡中時延和頻譜占用聯合優化方法及系統,包括：初始化云邊協同網絡，生成一組用戶請求；建立以用戶請求平均端到端的最低時延和最小占用頻譜隙的目標函數；基于所述目標函數，在處理每個用戶請求的過程中，依次判斷是否滿足節點及路徑選擇唯一性約束、移動邊緣計算服務器負載約束、頻譜資源占用及唯一性約束、頻譜連續性約束以及頻譜一致性約束，若均滿足，則用戶請求處理成功，進入步驟S4；若有任意一項不滿足，則用戶請求處理失??；計算用戶請求平均端到端時延和頻譜資源占用率。本發明有利于提高了頻譜資源的利用率以及提升用戶服務質量。

技術領域

本發明涉及云邊協同網絡優化的技術領域，尤其是指一種云邊協同網絡中時延和頻譜占用聯合優化方法及系統。

背景技術

近年來，隨著物聯網的高速發展，人臉識別、智慧城市、智能交通系統、虛擬現實技術(VR)等大量新興應用程序場景應運而生。由于這些應用程序場景可以為用戶帶來更高的帶寬速率、更多的網絡連接和更低的時延，導致核心網絡需要在單位時間內處理的數據大小和業務請求呈指數型增長。因此，隨著移動設備和物聯網設備承載的網絡流量的增加，云計算所采用的集中式處理模式因離終端設備比較遠，已不能滿足用戶的日常需求，并且對時延和能耗等性能要求較高的計算服務來說，這種模式會引起高延時、網絡堵塞等問題。

對于這些問題，歐洲電信標準協會(European Telecommunications StandardsInstitute,簡稱ETSI)通過將邊緣計算融合到移動網絡的架構，提出了移動邊緣計算(Mobile Edge Computing,簡稱MEC)。MEC是指將移動終端的計算任務卸載到網絡邊緣處，在網絡邊緣執行計算和存儲的一種新型計算模型。MEC被認為是蜂窩基站模型現代化演變和5G技術發展的關鍵因素。MEC將計算和存儲資源引入到移動網絡的邊緣，降低終端設備的計算時延和能耗，提升用戶對移動互聯網應用的體驗質量并減輕了云計算中心高負載情況。與此同時，MEC也需要計算卸載技術的支撐，計算卸載是指將終端設備的計算數據上傳至云中并進行一系列計算處理的技術。在萬物互聯的信息時代下，要想實現傳輸數據低延時、服務器低能耗、移動終端資源高存儲這些情況，需要將復雜的計算任務卸載到網絡邊緣服務器上進行計算處理。

為了更好地結合云計算與邊緣計算的優勢，云邊協同作為一種新型計算模式成為了新的研究趨勢。隨著數據密集型應用與計算密集型應用的增加，需要利用云計算強大的計算能力，以及通信資源與邊緣計算短時傳輸的響應特性來實現，并完成相應的應用請求。通過兩者協同工作、各展所長，將邊緣計算和云計算協作的價值最大化，從而有效地提高應用程序的性能。目前，針對云邊協同的研究大多數集中在物聯網、工業互聯網、智能交通、安全監控等諸多領域的應用場景上，主要目的是減少時延、降低能耗、以及提高用戶體驗質量等。

目前主要有兩種資源卸載方法：卸載到云端和卸載到邊緣端。其中，卸載到云端允許用戶將計算密集型任務卸載到資源強大的云服務器上進行處理；卸載到邊緣端是在網絡邊緣部署云服務。卸載到云端會因傳輸距離遠而無法很好地處理時延敏感性應用，卸載到邊緣端也需要考慮計算資源、存儲資源、能量消耗以及時延等等因素，因此如何卸載業務以及卸載到哪一端成為目前的研究熱點。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中用戶請求端到端時延和頻譜資源的占用率高的問題，從而提供一種有效降低用戶請求端到端時延和頻譜資源占用率的云邊協同網絡中時延和頻譜占用聯合優化方法及系統。

為解決上述技術問題，本發明的一種云邊協同網絡中時延和頻譜占用聯合優化方法，包括如下步驟：初始化云邊協同網絡，生成一組用戶請求；建立以用戶請求平均端到端的最低時延和最小占用頻譜隙的目標函數；基于所述目標函數，在處理每個用戶請求的過程中，依次判斷是否滿足節點及路徑選擇唯一性約束、移動邊緣計算服務器負載約束、頻譜資源占用及唯一性約束、頻譜連續性約束以及頻譜一致性約束，若均滿足，則用戶請求處理成功，進入步驟S4；若有任意一項不滿足，則用戶請求處理失敗；計算用戶請求平均端到端時延和頻譜資源占用率。