[发明专利]一种分布式非平衡边缘云网络接入与资源分配方法

说明书

本发明公开了一种分布式非平衡边缘云网络接入与资源分配方法，属于移动云计算与移动边缘计算领域；本发明在每一轮资源分配时，多用户多任务基于可用无线接入基站和边缘云服务器，向最优路径上的无线接入基站和边缘云服务器发送服务请求；如果边缘云服务器的服务请求所需资源超过最大可用资源，则保留任务，拒绝其他用户任务；边缘云服务器依据拒绝信息更新当前服务用户任务集，被拒绝用户任务基于更新的数据复执行上述步骤，直到所有用户任务已完成卸载或所有任务无可接入无线接入基站和边缘云服务器为止。本发明能显著降低多用户多任务卸载总时延‑能耗‑成本加权和。

技术领域

本发明属于移动云计算与移动边缘计算领域，特别是涉及一种分布式非平衡边缘云网络接入与资源分配方法。

背景技术

移动互联网与移动应用创新仍面临三大矛盾：即移动设备计算密集型应用需求剧增但移动设备自身计算能力和电池容量有限、移动云接入需求剧增但接入能力有限、移动网络技术革新越来越多但运营商网络管道化严重且用户平均收益不断降低。为了解决上述矛盾，移动边缘计算(MEC,Mobile Edge Computing)新技术被提出，其定义为“在无线接入网络(RAN,Radio Access Network)内靠近移动用户的位置提供IT和云计算能力的新平台”。这种模式中，大量计算和存储资源被放置在网络边缘，靠近移动设备或传感器。因而，移动用户可以将计算密集型任务迁移到MEC服务器中执行，从而显著降低对移动设备计算能力的要求并减小移动设备计算密集型任务执行带来的能耗。其次，通过在网络边缘服务服务器，移动用户无需接入远端云从而可以显著地降低云平台和骨干网络负载。此外，移动网络运营商可以将移动边缘计算服务器空闲资源租用给第三方从而获得附加收益。

本发明所提方法从以下出发点考虑；第一，现有针对移动边缘云计算系统迁移决策与资源分配研究大都基于平衡移动云边缘计算服务器部署，即每个无线接入点都配置独立非共享边缘云服务器。然而，实际网络中，基于空域业务分布不均匀性以及部署成本因素，运营商一般选择非平衡的移动边缘服务器部署策略，即多个无线接入点通过一跳或多跳链路接入少数几个共享边缘计算服务器。当前针对这种非平衡移动边缘云服务器部署下的迁移决策与资源分配还少有研究；第二，现有关于移动边缘云计算系统迁移决策与资源分配研究的系统设计目标主要为时延、能耗或时延-能耗权重和，并未考虑移动边缘云服务器的服务(使用)成本。在发明讨论的非平衡移动边缘云服务器部署场景中，边缘云服务器的服务成本具有多重含义，如无线接入点到边缘云服务器时延、无线接入点与边缘云服务器间达成的服务协议定价，或虚拟网络运营商与计算服务提供商关于资源使用定价等。特别地，这种服务成本与关联的无线接入点有关。在这种情况下，系统迁移决策与资源分配设计需要联合考虑时延-能耗-成本折中；第三，现有方法都属于集中式方法，方法执行单元需采集大量用户任务属性数据，信息交互开销大，并且方法收敛慢。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种分布式非平衡边缘云网络接入与资源分配方法；

本发明针对非平衡边缘云服务器部署场景，引入关联无线接入基站依赖的边缘云服务器使用成本，定义基于能耗-时延-成本权重和的用户任务卸载性能评价指标，提出分布式多用户多任务云网络接入与资源分配机制。

该机制是一种循环方法，每一轮资源分配时，多用户多任务基于可用无线接入基站和边缘云服务器，依据最小时延-能耗-成本权重和准则独立选择最优任务卸载路径，并向该最优路径上的无线接入基站和边缘云服务器发送服务请求。如果无线接入基站或边缘云服务器的服务请求所需资源超过最大可用资源，则保留满足资源约束、时延-能耗-成本权重和最小且接入任务数最多的任务，拒绝其他用户任务。无线接入基站与边缘云服务器依据拒绝信息更新当前服务用户任务集，被拒绝用户任务基于更新的可用无线接入基站和边缘云服务器重复执行上述步骤，直到所有用户任务已完成卸载或所有任务无可接入无线接入基站和边缘云服务器为止。

为实现上述目的，本发明提供了一种分布式非平衡边缘云网络接入与资源分配方法，包括以下步骤：

S1、定义下列各项数据；