[發明專利]一種云邊協同光載網絡頻譜資源分配方法及系統

有效

• 申請號: 202111541328.0
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114363984B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 陳伯文;王守翠;梁瑞鑫;劉玲;陳虹;高明義;沈綱祥
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W52/02;H04W72/04;H04Q11/00
• 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: 朱振德

1.一種云邊協同光載網絡頻譜資源分配方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：讀取云邊協同光載網絡拓撲結構及參數；

所述云邊協同光載網絡拓撲結構包括網絡節點和用戶請求，所述網絡節點包括基站、交換機、邊緣計算服務器和云數據中心服務器，參數包括各網絡節點的計算資源及滿足的最大時延限制；所述用戶請求包括用戶請求所需的頻譜隙、計算資源、數據大小及最大時延限度；

S2：生成用戶請求，并根據用戶請求所需計算資源和最大時延限度選擇出拓撲結構中的處理節點；S3：計算從用戶請求到處理節點之間各路徑的總能耗，具體包括：

a、當本地區域內邊緣計算服務器的計算資源滿足用戶請求所需的計算資源時，用戶請求發送到本地邊緣計算服務器進行處理，此時總能耗包括發送能耗和在本地區域內邊緣服務器的計算能耗；

b、若本地邊緣計算區域內的計算資源不足，判定相鄰區域內邊緣計算服務器是否具有足夠計算資源處理用戶請求；

當相鄰區域邊緣計算服務器計算資源滿足用戶請求所需計算資源且處理時延滿足用戶請求所需最大時延限制的相鄰區域邊緣計算服務器時，用戶請求遷移到與本地區域內的同一交換機上的處理能耗最小的其他區域邊緣計算服務器上，此時總能耗包括發送能耗、途徑網絡節點的節點能耗及相鄰邊緣服務器的計算能耗；

c、若本地和相鄰邊緣計算區域服務器上的計算資源無法滿足用戶請求所需的計算資源或服務質量，判定云數據中心服務器是否具有足夠計算資源以及是否滿足用戶請求最大時延要求；

當云數據中心服務器具有足夠計算資源且滿足時延要求，則用戶請求通過交換機發送到云數據中心服務器上進行數據處理，此時，總能耗包括發送能耗、途徑網絡節點的節點能耗及云數據中心服務器的計算能耗；

S4：選擇總能耗最小且空閑頻譜隙滿足頻譜一致性和連續性約束條件的路徑作為工作路徑并進行頻譜資源分配；

采用K條最短路徑算法計算從用戶請求到處理節點之間的工作路徑，計算出K條候選路徑作為路由選擇，并根據每條路徑所產生的能耗和空閑頻譜隙定義候選路徑優先級，根據優先級選擇工作路徑，優先級定義公式：

其中，S_k和E_k分別表示第k個工作路徑的空閑頻譜隙和產生的能量消耗，S_max和S_min表示K條工作路徑空閑頻譜隙的最大值和最小值，E_max和E_min表示K條工作路徑能量消耗的最大值和最小值，α和β為兩個可調因子，滿足α+β＝1；

用戶請求根據選擇的處理節點進行總能耗計算，總能耗包括發送能耗SEE、節點能耗NOE、邊緣計算服務器計算能耗CAE_e及云數據中心服務器計算能耗CAE_c，即：

其中，p_u表示用戶設備的發送功率，d_u表示任務的大小，p_j表示交換機j的端口功率，v_j表示交換機的轉發速率，n表示路徑經過的節點數，δ_e表示邊緣計算服務器的實時處理能力，表示邊緣計算服務器處理數據單位時間所產生的能耗，δ_c表示云數據中心計算服務器分配給每個任務的處理能力，l_u表示用戶請示的計算資源數，表示云數據中心計算服務器處理數據單位時間所產生的能耗；

用戶請求u通過無線子信道傳輸到基站b的上行傳輸速率：

其中，W表示信道帶寬，p_u表示用戶設備的發送功率，表示用與傳輸用戶請求u到基站b的無線子信道的信道增益，σ²表示噪聲功率。

2.如權利要求1所述的一種云邊協同光載網絡頻譜資源分配方法，其特征在于：當具有高優先級的路徑在某一段鏈路上發生阻塞時，依次選取較低優先級的路徑進行頻譜資源分配，直到分配資源成功或所有路徑全都阻塞。