針對(duì)邊緣云增強(qiáng)光無(wú)線融合網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能耗高的問(wèn)題,提出一種協(xié)作休眠與調(diào)度的資源管理方案。在光域利用信令幀交互獲取業(yè)務(wù)請(qǐng)求與云服務(wù)器緩沖區(qū)積壓,采用負(fù)載水平感知的帶寬分配方式制定保證業(yè)務(wù)共存的休眠時(shí)隙;同時(shí),聯(lián)合帶寬配置與無(wú)線節(jié)點(diǎn)能耗優(yōu)化,在光域節(jié)點(diǎn)分配時(shí)隙的過(guò)程中調(diào)度無(wú)線域節(jié)點(diǎn)功率狀態(tài),降低網(wǎng)絡(luò)能耗。仿真結(jié)果表明,所提出的方案能有效降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,48(10)北大核心

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【部分圖文】：

邊緣云增強(qiáng)FiWi網(wǎng)絡(luò)

圖2示出了所提出的協(xié)作休眠與調(diào)度資源管理方案。圖中Ai、Bi表示終端設(shè)備STAi的上行FiWi業(yè)務(wù)子時(shí)隙、上行MEC卸載業(yè)務(wù)子時(shí)隙,DSFiWi和DSMEC分別為ONU-MPP下行FiWi數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙和下行MEC卸載數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙,而上行FiWi數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙和上行MEC卸載數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙分別由USFiWi和USMEC呈現(xiàn)。管理方案通過(guò)2個(gè)TDMA層進(jìn)行設(shè)計(jì),以統(tǒng)一的方式對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輪詢,OLT依次服務(wù)于范圍中的N個(gè)ONU-MPP,MEC服務(wù)器為ONU-MPP提供邊緣云服務(wù)。不同于只實(shí)現(xiàn)MEC業(yè)務(wù)與FiWi共存功能的資源管理方案,文中提出的協(xié)作休眠與調(diào)度資源管理方案中,ONU-MPP在輪詢周期內(nèi)擁有休眠時(shí)隙,而且無(wú)線節(jié)點(diǎn)調(diào)度憑借時(shí)隙分配得以實(shí)現(xiàn)。如圖2所示,MEC業(yè)務(wù)時(shí)隙以TDMA方式與FiWi業(yè)務(wù)時(shí)隙共存,OLT通過(guò)多點(diǎn)控制協(xié)議REPORT幀與GATE幀為ONU-MPP分配FiWi時(shí)隙。ONU-MPP一方面提取VEC幀與GATE幀信息為自身制定考慮上下行MEC流量條件的卸載活躍時(shí)隙,并根據(jù)PS-POLL幀中所請(qǐng)求的帶寬為M臺(tái)STA分配子時(shí)隙,由Beacon攜帶子時(shí)隙信息進(jìn)行廣播;另一方面,利用PS-POLL幀獲取無(wú)線節(jié)點(diǎn)負(fù)載信息,執(zhí)行聯(lián)合帶寬分配與功率調(diào)度,睡眠調(diào)度信息附加在Beacon幀上傳輸至無(wú)線節(jié)點(diǎn),而WON幀被定義為用于開(kāi)啟節(jié)點(diǎn)發(fā)送機(jī)的信令幀。如此,網(wǎng)絡(luò)中ONU-MPP與STA將在制定的活躍時(shí)隙外切換到休眠模式,而無(wú)線節(jié)點(diǎn)在ONU-MPP配置子時(shí)隙過(guò)程中實(shí)現(xiàn)功率調(diào)度,達(dá)到光域與無(wú)線域節(jié)能的目的。1.2 基于負(fù)載感知的帶寬分配算法

圖3描述了能耗效率隨MEC業(yè)務(wù)負(fù)載的變化。由圖可知,隨著MEC業(yè)務(wù)負(fù)載的增加,文中算法的能耗效率呈下降趨勢(shì),其主要原因是:在MEC業(yè)務(wù)負(fù)載較低時(shí),下周期開(kāi)始時(shí)間只需要保證所有ONU-MPP傳輸完自身的FiWi數(shù)據(jù),使得ONU-MPP的睡眠時(shí)間較長(zhǎng),能耗效率也較高;隨著MEC負(fù)載增大,更多的睡眠時(shí)間被用于傳輸MEC數(shù)據(jù),ONU-MPP的活躍時(shí)間變長(zhǎng),能耗效率降低。另外,由于文中算法在光節(jié)點(diǎn)休眠過(guò)程中調(diào)度無(wú)線節(jié)點(diǎn)功率,使得在負(fù)載較高時(shí)依然存在較明顯的節(jié)能效率。從圖3還可看出,較高的FiWi業(yè)務(wù)負(fù)載可以提高能耗效率,其主要原因在于:ONU-MPP自身MEC時(shí)隙與休眠時(shí)隙的總時(shí)隙也是其余ONU-MPP的FiWi總時(shí)隙,FiWi業(yè)務(wù)負(fù)載增大時(shí)FiWi總時(shí)隙變長(zhǎng),在MEC負(fù)載不變的前提下,休眠時(shí)隙變長(zhǎng),能耗效率也隨之變高。不同REPORT信令幀持續(xù)時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)能耗變化情況如圖4所示。從圖中可以看出,隨著REPORT信令幀持續(xù)時(shí)間的增加,文中算法與HART算法的網(wǎng)絡(luò)能耗均呈上升趨勢(shì),且HART算法能耗較高,其主要原因在于:REPORT幀持續(xù)時(shí)間主要作用于FiWi時(shí)隙長(zhǎng)度與周期長(zhǎng)度,隨著REPORT信令幀持續(xù)時(shí)間的增加,ONU-MPP活躍時(shí)長(zhǎng)增加,網(wǎng)絡(luò)能耗隨之變大。HART算法在實(shí)現(xiàn)不同流量共存的前提下為STA制定活躍子時(shí)隙,以此降低STA的能耗。而文中算法不僅為STA配置子時(shí)隙,還為ONU-MPP制定總活躍時(shí)隙,使其可以在活躍時(shí)隙之外關(guān)閉發(fā)送機(jī)與接收機(jī)來(lái)節(jié)約能耗;同時(shí),文中算法通過(guò)ONU-MPP集中調(diào)度無(wú)線節(jié)點(diǎn)功率,以此減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能耗。另外,VNE算法需要無(wú)線終端始終保持開(kāi)啟狀態(tài),以此與虛擬網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行信令交互,所以能耗較高。由圖4還可觀察到,隨著REPORT信令幀持續(xù)時(shí)間的增加,VNE算法的能耗保持恒定狀態(tài),這主要是因?yàn)閂NE算法由虛擬網(wǎng)控制器來(lái)控制鏈路嵌入,不受物理層傳輸協(xié)議的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2988927