發(fā)布時間：2020-08-23 13:37

【摘要】：隨著增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實、在線游戲等具有計算密集、時延敏感需求的新興應(yīng)用不斷涌現(xiàn),移動終端有限的計算能力受到了極大挑戰(zhàn)。移動邊緣計算(Mobile Edge Computing,MEC)作為5G的核心技術(shù)之一,可在靠近用戶的無線網(wǎng)絡(luò)邊緣提供計算、存儲、通信、內(nèi)容/無線感知等功能。其中,計算卸載作為MEC中的一項關(guān)鍵技術(shù),通過將用戶任務(wù)卸載到MEC服務(wù)器上而極大的解決了終端計算能力不足導(dǎo)致的時延及能耗增加問題,但相對于用戶日益增長的計算需求,由于基站硬件成本等約束導(dǎo)致的MEC服務(wù)器計算資源的有限性也日漸明顯,因此,如何在資源受限的MEC系統(tǒng)中設(shè)計合理的計算卸載策略以滿足用戶的需求,是其將要面臨的巨大挑戰(zhàn)。首先,本文對MEC及其卸載技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行了分析,總結(jié)出解決MEC系統(tǒng)資源有限問題,可從引入輔助節(jié)點并通過設(shè)計協(xié)作計算卸載策略擴展MEC的計算資源,和針對網(wǎng)絡(luò)中計算、無線等資源進行聯(lián)合優(yōu)化這兩個角度考慮。其次,針對單小區(qū),提出一種基于任務(wù)緩存的計算卸載與資源分配聯(lián)合優(yōu)化策略。創(chuàng)新點在于云端和MEC聯(lián)合對任務(wù)緩存這個思路,由于某些場景下的計算任務(wù)具有地域流行性,若對頻繁請求計算的任務(wù)執(zhí)行結(jié)果進行緩存,將有效減少任務(wù)執(zhí)行時延并極大的緩解MEC服務(wù)器的計算壓力。本文綜合考慮了任務(wù)緩存、計算卸載及無線/計算資源分配問題,并以無線、計算及服務(wù)器存儲資源為約束建模出一個最小化任務(wù)執(zhí)行總時延的問題。為求解該問題,本文將其分為兩部分:(1)通過設(shè)計一種MEC和遠端云聯(lián)合的任務(wù)主動緩存算法,來確定每一時隙下任務(wù)的緩存狀態(tài);(2)設(shè)計了一個基于貪心策略的啟發(fā)式算法求解剩下的資源分配及任務(wù)執(zhí)行模式選擇問題。仿真結(jié)果表明,相對本地執(zhí)行方案和不考慮任務(wù)緩存的方案等其他基準方案,本方案都能取得最低的任務(wù)執(zhí)行總時延。再次,針對多小區(qū),提出一種基于SDN(Software Definition Network)的主從MEC服務(wù)器協(xié)作計算卸載策略。創(chuàng)新點在于考慮基于SDN集中控制的架構(gòu)進行多小區(qū)計算負載均衡的思路,主要解決熱點區(qū)域MEC服務(wù)器計算能力與用戶計算需求不匹配的問題,本文綜合考慮了任務(wù)執(zhí)行模式選擇和多個MEC服務(wù)器計算資源分配問題,并建模出一個以計算資源為約束,以最小化系統(tǒng)代價(時延和能耗的加權(quán))為目標的優(yōu)化問題。針對同時含有互相耦合的二維0-1任務(wù)執(zhí)行決策向量和二維連續(xù)MEC服務(wù)器計算資源分配向量的混合整數(shù)非線性規(guī)劃(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP)問題,設(shè)計了一種基于模擬退火思想的啟發(fā)式算法,通過不斷的迭代和降溫達到收斂狀態(tài)以求得問題的次優(yōu)解。仿真結(jié)果表明,本方案相對于隨機選擇任務(wù)執(zhí)行節(jié)點的方案、不考慮協(xié)作MEC服務(wù)器的方案及本地執(zhí)行等方案都能在大多數(shù)情況下取得最好的系統(tǒng)性能。最后,本文對全文進行了總結(jié)并對未來的工作提出了幾點展望。
【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】：TN929.5
【圖文】：

環(huán)境和云計算能力的新型平臺［１（）１。ＭＥＣ通過將遠端云數(shù)據(jù)中心下沉到無線網(wǎng)絡(luò)逡逑邊緣，打破了傳統(tǒng)的以無線接入網(wǎng)、核心骨干網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)相互連接而形成的逡逑三層架構(gòu)，實現(xiàn)了無線側(cè)與應(yīng)用側(cè)的融合，ＭＥＣ的概念描述如圖１－１所示。逡逑Ｃｌｏｕｄ邐＾邋ＭＥＣ邋１逡逑．．邋．邐灥，．．，，丨、？｜邐、邐ｉ．邋‘逡逑、、一一丨丨邐

本文編號：2801592