[发明专利]一种基于网络功能虚拟化的移动边缘计算节点放置方法

说明书

本发明涉及一种基于网络功能虚拟化的移动边缘计算节点放置方法，属于移动通信技术领域。首先通过回溯法作出初始放置决策，给用户提供良好网络初期服务。接着为应对网络负载变化，需要在恰当的时机，合理调整节点位置，因此提出基于用户评价确定调整时机并且采用深度强化学习方法做出调整决策。相比于其他节点放置方法，该方法能够有效应对区域负载变化，长期为用户提供优质服务，降低运营商成本。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于网络功能虚拟化的移动边缘计算节点放置方法。

背景技术

随着移动互联网和物联网的飞速发展，对计算能力要求更高、延迟要求更低的移动应用(如增强现实、人脸识别、高清视频流等)爆炸式增长。为了更好地支持未来的新型移动应用，解决现有用户设备受限于电池容量和计算、存储能力的问题，并为用户提供更低延迟、更高质量的服务，移动边缘计算(Mobile EdgeComputing,MEC)应运而生。MEC通过将内容和计算能力下沉到网络边缘，使得原有的网络边缘节点(如宏基站、微基站等)成为MEC节点，用户设备可以将部分计算任务卸载到MEC节点上，以节约设备计算资源和能量。

MEC节点通常部署在网络边缘，但没有明确规定部署位置。运营商成本有限，只能放置有限数量的MEC节点，放置不当有可能造成区域负载不均、请求拥塞等问题，从而影响用户体验，而空载又会加剧运营商成本损耗。同时，随着时间推移，区域负载往往会产生较大的变化，原本的MEC节点位置也有可能不足以为附近用户提供优质服务。因此，面对用户需求和资源限制，如何有效放置MEC节点以及应对长期负载变化成为亟待解决的问题。

为了解决上述问题，网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)作为一项通过将软硬件解耦及功能抽象，使网络设备功能不再依赖于专用硬件，硬件资源可以充分灵活共享，实现新业务的快速开发和部署的关键技术，受到业界越来越密切的关注。虚拟网络功能(Virtual Network Function,VNF)抽象出MEC功能，并在相应节点放置该VNF，使得MEC节点摆脱固定位置的约束，更好的因对动态负载，更好满足用户需求。

发明人在研究现有技术的过程中发现存在如下缺点：

现有的MEC节点放置方法主要侧重于提高用户服务质量，而较少考虑运营商成本，如何在满足用户需求并最小化运营商成本是MEC节点放置方法中需要解决的关键问题。此外，现有研究主要是固定放置一定数量的MEC节点，并未考虑区域负载动态变化情况，而实际应用中，区域负载是随时间动态变化的。因此需要一种动态的MEC节点放置方法，能够即时、高效地选择合适的MEC节点，为用户提供优质服务。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于网络功能虚拟化的移动边缘计算节点放置方法，能够在满足用户需求的同时，最小化运营商成本。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于网络功能虚拟化的移动边缘计算节点放置方法，首先，收集初始时刻区域负载均值，并以构建网络拓扑图，每个MEC节点存在一定计算容量f_v，每条链路间存在相应延迟d_bv，用户能忍受的最大延迟为D_max；

将所述每个MEC节点负载路由情况的解空间构建为树的结构；

对所述树进行深度优先搜索，当节点出现过载情况或比最优解差，不再向下搜索，剪枝并向上回溯；

通过得到的最优解确定MEC节点位置和相应路由。

可选的，在所述方法中，为防止恶意评价或误触，引入请求调整百分比r，集中控制器收集用户调整请求，当请求人数占比超过r时，集中控制器将请求传达给网络运营商；

网络运营商权衡调整成本和用户流失损耗来判断是否在次时刻进行MEC节点调整。