【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興產(chǎn)業(yè)在帶寬、時延和可靠性等方面提出了新的需求,傳統(tǒng)云計算將數(shù)據(jù)傳送到核心數(shù)據(jù)中心的服務(wù)模式不能滿足新的服務(wù)需求。在新需求的驅(qū)動下,靠近用戶側(cè)的邊緣計算和大容量、高帶寬的光網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)傳送、實(shí)時傳輸和高效處理等方面發(fā)揮了重要作用。由于邊緣網(wǎng)絡(luò)中部署的邊緣微數(shù)據(jù)中心存儲和處理能力有限,通過光網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的多個跨異地分布的邊緣微數(shù)據(jù)中心協(xié)作是邊緣計算的主要表現(xiàn)形式。多個邊緣微數(shù)據(jù)中心的協(xié)作模式下,一個任務(wù)請求包含多個具有相關(guān)性的并行子任務(wù),在解決并發(fā)任務(wù)的資源分配問題時,還需要考慮任務(wù)中多個子任務(wù)之間的影響,因此這種“任務(wù)-子任務(wù)”的分布式業(yè)務(wù)模式給計算資源和網(wǎng)絡(luò)資源的分配帶來了新的挑戰(zhàn):一方面,為了滿足帶寬和時延需求,子任務(wù)需要在本地微數(shù)據(jù)中心處理,如何確定一個微數(shù)據(jù)中心內(nèi)多個子任務(wù)的調(diào)度優(yōu)先級是一個關(guān)鍵問題;另一方面,原來在一個核心數(shù)據(jù)中心內(nèi)的部分通信變成多個邊緣微數(shù)據(jù)中心子任務(wù)間的通信,增加了微數(shù)據(jù)中心間光網(wǎng)絡(luò)的壓力,如何有效分配微數(shù)據(jù)中心間光網(wǎng)絡(luò)資源是另一個挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對上述挑戰(zhàn),本文在邊緣微數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)場景下,面向期限約束業(yè)務(wù),結(jié)合“任務(wù)-子任務(wù)”的分布式業(yè)務(wù)特點(diǎn),圍繞微數(shù)據(jù)中心內(nèi)任務(wù)調(diào)度和微數(shù)據(jù)中心間光路配置問題的聯(lián)合優(yōu)化展開研究,主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)在分布式業(yè)務(wù)的任務(wù)層面,提出了面向期限約束業(yè)務(wù)的任務(wù)調(diào)度和光路配置聯(lián)合優(yōu)化算法。本文以最大化通過率為目標(biāo),開展了多任務(wù)調(diào)度和光網(wǎng)絡(luò)路由、頻譜與調(diào)制格式分配的研究,提出了一種聯(lián)合多任務(wù)調(diào)度和光路配置算法:針對期限約束特性,設(shè)計了緊急程度調(diào)度策略;針對“任務(wù)-子任務(wù)”分布式特點(diǎn),設(shè)計了延遲傳送光路配置策略。仿真結(jié)果表明,聯(lián)合考慮任務(wù)的調(diào)度和光路配置實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)阻塞率方面的優(yōu)化,并且延遲傳送策略提高了業(yè)務(wù)阻塞率和網(wǎng)絡(luò)利用率方面的性能,節(jié)省了微數(shù)據(jù)中心間光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源。(2)在分布式業(yè)務(wù)的子任務(wù)層面,提出了基于任務(wù)相關(guān)性的任務(wù)分組策略和距離-路徑自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制。針對跨異地分布任務(wù)的資源優(yōu)化問題,建立了一種考慮業(yè)務(wù)期限約束和光頻譜資源約束的數(shù)學(xué)模型,提出了考慮任務(wù)間相關(guān)性的任務(wù)分組調(diào)度策略,并基于分組任務(wù),根據(jù)路徑的重疊性,設(shè)計了距離-路徑自適應(yīng)調(diào)制格式的光路配置策略。仿真結(jié)果表明,分組任務(wù)調(diào)度和光路配置算法實(shí)現(xiàn)了較好的阻塞率優(yōu)化效果,可以在更有效的時間復(fù)雜度內(nèi)逼近模型的最優(yōu)解,并且,提出的距離-路徑自適應(yīng)調(diào)制格式有效權(quán)衡了阻塞率和成本消耗兩方面因素。
【圖文】：

圖１－１本文的主要工作逡逑１．聯(lián)合考慮微數(shù)據(jù)中心任務(wù)調(diào)度和光網(wǎng)絡(luò)資源分配優(yōu)化任務(wù)性能逡逑由于邊緣微數(shù)據(jù)中心計算能力、存儲能力和覆蓋范圍有限，邊緣微數(shù)據(jù)中心逡逑間的協(xié)作模式尤為重要。在多邊緣微數(shù)據(jù)中心協(xié)作模式下，對并發(fā)任務(wù)的優(yōu)化需逡逑要考慮兩個方面：（ａ）單個微數(shù)據(jù)中心內(nèi)的任務(wù)調(diào)度；（ｂ）多個微數(shù)據(jù)中心間逡逑的光網(wǎng)絡(luò)資源的分配。因此，本文提出了基于緊急程度的調(diào)度算法和基于路由、逡逑頻譜和調(diào)制格式分配的光路配置算法，通過聯(lián)合考慮數(shù)據(jù)中心內(nèi)任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)逡逑中心間網(wǎng)絡(luò)資源分配優(yōu)化多個任務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。逡逑２．基于微數(shù)據(jù)中心的任務(wù)協(xié)作模式，提出延遲傳送策略逡逑由于任務(wù)所需的原數(shù)據(jù)跨異地分布在多個微數(shù)據(jù)中心中，為了響應(yīng)用戶的服逡逑務(wù)請求，需要將存儲在多個邊緣微數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理聚合到一個目的微數(shù)據(jù)中逡逑心內(nèi)，將最終的分析結(jié)果傳送給用戶。但由于存儲在不同微數(shù)據(jù)中心內(nèi)的數(shù)據(jù)到逡逑達(dá)目的微數(shù)據(jù)中心的時間不同，因此提前到達(dá)目的微數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)需要等待所逡逑有數(shù)據(jù)達(dá)到以后才能聚合，但這樣不僅浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，還占用目的微數(shù)據(jù)中心的逡逑一

結(jié)合彈性光網(wǎng)絡(luò)的資源約束，闡述了邊緣光互聯(lián)微數(shù)據(jù)中心面臨的問題和挑最后，，確定了邊緣光互聯(lián)微數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并針對跨異地的多個邊緣據(jù)中心環(huán)境下多任務(wù)調(diào)度和光路配置過程進(jìn)行具體的分析。逡逑２．１邊緣計算概述逡逑１．邊緣計算的定義逡逑邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提供的白皮書中給出了有關(guān)邊緣計算的定義，并在白２．０中對邊緣計算定義進(jìn)行了補(bǔ)充：邊緣計算是指在靠近設(shè)備終端的一側(cè)，算、存儲和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)融合為一體的開放平臺，就近為用戶終端提供服務(wù)，滿戶在實(shí)時性、智能化和安全等方面的需求ｔ％。如圖２－１所示，邊緣計算的引破了原有“終端設(shè)備－接入網(wǎng)－城域網(wǎng)－核心網(wǎng)－核心數(shù)據(jù)中心”的服務(wù)模式，終備可以按照“終端設(shè)備－接入網(wǎng)－城域網(wǎng)－邊緣數(shù)據(jù)中心”的模式獲取服務(wù)，從以減輕核心網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，降低時延，增大接入量。邊緣計算概念是一種覆蓋較計算概念，從不同角度有不同的定義［３１＿３３］：逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP308

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本文編號：2684031