[发明专利]一种基于信息年龄度量的边缘协作方法

说明书

本发明涉及一种基于信息年龄度量的边缘协作方法，属于无线通信领域。该方法首先，确定单源多服务器的到达和协作服务过程，实时判断有无待处理的包生成；其次，当包到达时，在最新的服务器空闲状态集合中，研究包处理对信息年龄的影响，以及该数据包成为无效数据包的概率，由此匹配最优的边缘服务器进行服务，进而完成边缘服务器资源的调度；最后，在数据传输完成后，输出丢弃包、无效包个数以及系统的平均信息年龄。本发明可以减少无效包的产生，进而减少边缘服务器资源的无效使用，提高资源的有效利用率。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及无线通信中边缘服务器调度对数据新鲜度的影响，具体涉及一种基于信息年龄度量的边缘协作方法。

背景技术

目前，随着物联网技术的迅猛发展，物流传输、股票波动、环境监测、社交网络等实时应用逐渐融入人们的生活。这类应用通常需要实时更新状态，并将数据及时地传输到用户。现有方案往往关注资源调度中时延、吞吐量等网络的系统性能，通过降低传输时延、或改善网络处理能力来提高数据实时性，而忽略了所传输数据本身的有效性。对于这类应用来说，过时的信息仅具有较小的价值，因此，关注数据的新鲜度将有效提高边缘协作服务器资源的有效利用率。

信息年龄(AoI)是一个描述数据传输时间线的新兴参数，可以很好的度量所收集到的状态数据的新鲜度。它被定义为上次成功接收到的消息从生成以来所经过的时间，即在任意时刻t，宿端最新接收到的包i是在时刻T_i生成，则有系统信息年龄为t-T_i。在某些场景下，例如温度传感器用于监测环境温度，判断监测区域内是否发生火灾，其感知数据以较短周期频繁回传至用户端，并由多个边缘协作的服务器同时分流处理。但由于各个服务器状态不同，同一个源后到达服务器的包较先到达服务器的包先服务晚，这将导致先到达服务器的数据包成为无效数据包。

因此，亟需一种优化的边缘服务器资源调度方法，减少无效数据包因传输造成的资源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于针对单个源周期性回传数据的无线通信场景中，由于多服务器调度不佳导致数据包积压或大量无效包产生造成的资源有效利用率低的问题，提供一种基于信息年龄度量的边缘协作方法,考虑系统信息年龄，通过优化边缘服务器的资源调度，减少无效数据包的传输造成的资源浪费。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于信息年龄度量的边缘协作方法，首先，确定单源多服务器的到达和服务过程，实时判断有无待处理的包生成；其次，当包到达时，在最新的服务器空闲状态集合中，研究包处理对信息年龄的影响，以及该包成为无效信息的概率，由此匹配最优的边缘服务器进行服务，完成服务器资源的调度；最后，在数据传输完成后，输出丢弃包、无效包个数以及系统的平均信息年龄。该方法具体包括以下步骤：

S1：确定单源多服务器的到达和协作服务过程，确定数据包长度、数据包的到达间隔以及系统内边缘服务器的个数等，并由此确定检测数据包生成的周期；

S2：服务器状态集合更新：当新的数据包在检测周期内到达时，系统内的边缘服务器根据实际状况反馈其空闲/忙碌状态，由此能尽可能减少数据包在忙碌服务器队列中无效等待；同时，结合信道状态回传其当下的服务能力；

S3：资源调度：根据系统内边缘服务器的服务能力以及数据包的到达强度，分析数据包处理对系统信息年龄的影响以及该数据包成为无效数据包的概率，为新到达的数据包匹配最优的服务对象；

S4：服务需求检测：根据检测周期内是否有数据包产生判断单轮服务是否结束，若有新数据包到达，则返回步骤S2，否则进入步骤S5；

S5：输出调度结果：根据实际处理结果，输出单轮服务中无效数据包的个数、丢弃数据包的个数以及系统的平均信息年龄。

进一步，所述步骤S2具体包括以下步骤：