[發明專利]一種服務感知的資源優化方法

有效

• 申請號: 202210083725.6
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114423021B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 吳大鵬;胡宇;張鴻;李職杜;王汝言;鐘艾玲
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W16/22
• 分類號: H04W16/22;H04W24/02;H04W28/16;H04W28/20;H04W72/53
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

本發明涉及一種服務感知的資源優化方法，屬于無線通信技術領域。本方法針對物聯網設備計算能力差、電池容量有限，無法滿足時延敏感型物聯網應用的時延需求的問題，首先確定物聯網設備通過無線能量傳輸技術獲得的能量，將其用于任務卸載過程的能量消耗和本地計算的能量消耗；其次根據有效容量理論，構建與時延指數和應用最大時延容忍度兩個指標有關的網絡時延違反概率問題模型；然后，證明當本地計算時延和任務卸載時延相等時得到最優的網絡時延違反概率；最后，分別通過二分法和一維搜索求解得到滿足隨機應用時延需求的最優任務和資源分配。該方法可顯著降低網絡時延違反概率。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種服務感知的資源優化方法。

背景技術

隨著近年來5G技術的快速發展，包括虛擬現實、自動駕駛、交互式在線游戲等計算密集型服務越來越流行，這對數據傳輸和數據處理都提出了更高的要求。這將導致物聯網(Internet?of?Things,IoT)時代的網絡流量呈現爆炸性增長的趨勢。傳統的分布式無線接入網(Distributed?Radio?Access?Network,D-RAN)無法滿足不斷增長的流量需求，從而提出了基于集中化處理、協作式無線電和實時云計算架構的云無線接入網架構(Cloud?RadioAccess?Network,C-RAN)。與D-RAN不同，C-RAN的思想是將基站功能分解為基帶處理單元(Base?Band?Unit,BBU)和遠端無線射頻電頭(Remote?Radio?Head,RRH)。并通過高帶寬的前傳鏈路將BBU和RRH連接起來，利用BBU池中的計算資源和存儲資源來提高系統的性能。這打破了RRH和BBU之間的固定連接關系，使得RRHs分布在各小區站點，BBUs被進一步集中化和虛擬化為虛擬機(Virtual?Machine,VMs)，然后統一集中在一個稱為BBU池的云數據中心，由NFV(Network?Function?Virtulization,NFV)基礎設施進行托管，具有NFV的所有功能。然而，與傳統的D-RAN相似，能量是導致C-RAN性能瓶頸的關鍵因素之一。除了標簽識別外，射頻(RF)能量也別認為是云無線接入網的穩定能量來源。此外，無線供電通信已經引起了學術界和工業界的關注。因此，將無線能量傳輸(Wireless?Energy?Transmission,WET)技術集成到云無線接入網中是一個很有前景的想法。

密集型服務的出現對物聯網設備的計算能力提出了更高的要求，新興的移動邊緣計算(Mobile?Edge?Computation,MEC)一直受到學術界和工業界的廣泛關注。MEC在無線網絡的邊緣實現了MEC服務，可以將計算、存儲、通信和一些其它功能推向更靠近用戶設備的位置。MEC通過將計算密集型服務從容量有限的物聯網設備卸載到具有充足計算和存儲資源的MEC服務器，從而大大降低了時延和物聯網設備的計算負載，從而提高了網絡效率和終端用戶的服務體驗。利用網絡功能虛擬化，MEC服務器可以和C-RAN集成，使得MEC服務器和BBU池能夠共享相同的網絡功能虛擬化基礎設施，用于計算和通信合作。

此外，各種類型的物聯網應用都是時延敏感的，在不同的應用時延要求下，物聯網設備都需要發送數據。由于無線信道的時變性和發送數據量大，如何在云無線接入網中保證不同應用對時延的需求是值得研究的。特別是，在無線供電的云無線接入網中，應用的數據任務需要被最優分配，其中一部分在物聯網設備中進行處理，另一部分卸載到邊緣運中的MEC服務器進行處理。因此，此類網絡中的延遲保證更為復雜。據我們所知，云無線接入網中隨機延遲保證仍然是一個懸而未決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于針對物聯網設備計算能力差、電池容量有限，無法滿足時延敏感型物聯網應用的時延需求的問題，提供一種服務感知的資源優化方法，考慮網絡時延概率，通過優化任務分配、本地計算資源、系統帶寬分配、能量分配以及系統時間分配來減少網絡時延違反概率。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種服務感知的資源優化方法，包括以下步驟：