【摘要】：近年來移動(dòng)邊緣計(jì)算(Mobile Edge Computing)架構(gòu)得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。該架構(gòu)通過將遠(yuǎn)端云中的部分計(jì)算和存儲資源下放到距離用戶較近的邊緣計(jì)算服務(wù)器中,大幅降低了用戶請求資源的傳輸延時(shí)。為提升用戶體驗(yàn),服務(wù)提供商優(yōu)先將用戶設(shè)備卸載的計(jì)算任務(wù)分配給距離用戶設(shè)備較近的邊緣計(jì)算服務(wù)器處理。然而由于邊緣基站和邊緣計(jì)算服務(wù)器中的資源是有限的,用戶設(shè)備卸載的計(jì)算任務(wù)可能無法全部在其內(nèi)部處理。因此制定合理的資源分配策略、充分利用邊緣計(jì)算層中的資源尤為重要。同時(shí),由于用戶設(shè)備在使用資源時(shí)是不斷移動(dòng)的,當(dāng)用戶設(shè)備與運(yùn)行其任務(wù)的邊緣計(jì)算服務(wù)器之間的距離增大時(shí),通信延時(shí)也隨之增大,此時(shí)服務(wù)提供商很難保證提供服務(wù)的質(zhì)量。利用服務(wù)遷移技術(shù)將服務(wù)從源移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器遷移到距離用戶較近的邊緣計(jì)算服務(wù)器可有效減少傳輸時(shí)延。然而服務(wù)遷移過程中會產(chǎn)生相應(yīng)的遷移開銷,因此制定合適的服務(wù)遷移策略、平衡遷移損耗和傳輸損耗為此問題的重點(diǎn)。本文分別討論了移動(dòng)邊緣計(jì)算框架下密集部署的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的資源分配問題和服務(wù)遷移問題。在制定資源分配策略時(shí),本文綜合考慮了服務(wù)提供商、用戶設(shè)備以及邊緣計(jì)算服務(wù)器之間的關(guān)系對資源分配策略的影響,并提出去中心化的多服務(wù)提供商資源分配算法。該算法在最大化服務(wù)提供商在邊緣計(jì)算層總收益的同時(shí),確保了服務(wù)提供商提供服務(wù)的質(zhì)量。在資源分配問題中,我們綜合考慮了計(jì)算和無線電資源的分配,并基于匹配理論,將此問題轉(zhuǎn)化為用戶設(shè)備與邊緣基站間的匹配問題。本文提出的資源分配算法可以根據(jù)用戶設(shè)備的請求以及邊緣計(jì)算層中資源的分布動(dòng)態(tài)調(diào)整資源分配策略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法在提升服務(wù)提供商在邊緣計(jì)算層總收益問題上優(yōu)于現(xiàn)有的資源分配算法。與此同時(shí),針對移動(dòng)邊緣計(jì)算中的服務(wù)遷移問題,本文提出了去中心化的服務(wù)遷移算法。該算法可根據(jù)用戶設(shè)備的位置、卸載任務(wù)的相關(guān)信息、邊緣基站和邊緣計(jì)算服務(wù)器中的資源空閑量動(dòng)態(tài)調(diào)整遷移決策。在此過程中,服務(wù)提供商首先根據(jù)用戶設(shè)備的位置以及周圍資源的分布情況為其構(gòu)建邊緣基站候選集合,然后根據(jù)制定的規(guī)則從候選集合中選擇最優(yōu)的邊緣基站和遷移決策。仿真結(jié)果表明,本文提出的服務(wù)遷移算法可以有效降低服務(wù)提供商執(zhí)行用戶設(shè)備卸載的任務(wù)的總開銷,且在該問題上優(yōu)于現(xiàn)有的服務(wù)遷移算法。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)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】：

[11]。圖1-1是一個(gè)典型的MEC框架圖，它由遠(yuǎn)端云數(shù)據(jù)中心、邊緣計(jì)算層和用戶設(shè)備層組成。當(dāng)用戶設(shè)備有服務(wù)請求時(shí)，服務(wù)提供商會將用戶設(shè)備卸載（o oading）的計(jì)算任務(wù)分配給邊緣計(jì)算層或遠(yuǎn)端云數(shù)據(jù)中心中的服務(wù)器處理，并將結(jié)果返還給用戶設(shè)備。其中遠(yuǎn)端云數(shù)據(jù)中心部署了大量服務(wù)器，擁有充足的能量、計(jì)算和存儲資源。邊緣計(jì)算層中部署了邊緣基站和MEC服務(wù)器，分管一定區(qū)域內(nèi)的用戶設(shè)備請求。在該框架下，通過將一些延時(shí)敏感類的應(yīng)用部署在MEC服務(wù)- 1 -

緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，旨在搭建MEC產(chǎn)業(yè)合作，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。2017年邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布了《邊緣計(jì)算參考架構(gòu)2.0》，文中提出的MEC參考框架如圖2-1所示。該框架圍繞邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、連接計(jì)算fabric、業(yè)務(wù)fabric和智能服務(wù)四個(gè)層次進(jìn)行討論，實(shí)現(xiàn)了全層次開放的目標(biāo)[40]。圖 2-1 移動(dòng)邊緣計(jì)算參考框架從功能的角度，MEC網(wǎng)絡(luò)可分成三個(gè)層次：邊緣虛擬服務(wù)層、虛擬化層和基礎(chǔ)資源層[40]。其中基礎(chǔ)資源層由計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲三個(gè)基礎(chǔ)模塊組成。虛擬化層的虛擬化技術(shù)降低了系統(tǒng)部署和開發(fā)的成本。最上層的邊緣虛擬服務(wù)層使功能服務(wù)化并且軟件化，同專有的硬件平臺解耦。此設(shè)計(jì)可幫助硬件平臺虛擬出多個(gè)隔離的獨(dú)立的業(yè)務(wù)區(qū)間，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度。上述MEC的功能視圖如圖2-2所示。2.1.3 移動(dòng)邊緣計(jì)算的特征及優(yōu)勢MEC與云計(jì)算均為用戶設(shè)備提供計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。但MEC作為一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，又擁有其獨(dú)特的性質(zhì)，本小節(jié)分別從MEC的部署位置、網(wǎng)絡(luò)架- 8 -

功能服務(wù)化并且軟件化，同專有的硬件平臺解耦。此設(shè)計(jì)可幫助硬件平臺虛擬出多個(gè)隔離的獨(dú)立的業(yè)務(wù)區(qū)間，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度。上述MEC的功能視圖如圖2-2所示。2.1.3 移動(dòng)邊緣計(jì)算的特征及優(yōu)勢MEC與云計(jì)算均為用戶設(shè)備提供計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。但MEC作為一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，又擁有其獨(dú)特的性質(zhì)，本小節(jié)分別從MEC的部署位置、網(wǎng)絡(luò)架- 8 -

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本文編號：2801683