[发明专利]流量疏导的云边计算网络计算资源均衡调度方法及系统

说明书

本发明涉及一种流量疏导的云边计算网络计算资源均衡调度方法及系统,包括：获取网络拓扑信息，初始化网络参数，生成一组连接请求集合；对于每一个连接请求，判断源区域和目的区域是否有足够计算资源处理连接请求的计算节点；用K条最短路径路算法计算得到从源节点到目的节点之间的K条候选路径，并按优先级进行排列，对连接请求的传输宽带进行整理；依次判断根据优先级选取的候选传输路径上的空闲频谱资源是否满足连接请求的频谱资源需求以及频谱灵活光网络传输的频谱一致性和频谱连续性条件；更新中央控制器中链路频谱资源状态信息和节点计算资源信息，计算整个网络中连接请求阻塞率。本发明有利于降低业务的阻塞率并提高网络频谱资源利用率。

技术领域

本发明涉及云边计算的技术领域，尤其是指一种流量疏导的云边计算网络计算资源均衡调度方法。

背景技术

近年来，随着物联网(IoT)的高速发展和大数据应用的广泛使用，用户对于网络计算资源的需求量急剧增长。此外，智能手机、笔记本电脑和平板电脑的技术进步，使得新的高要求服务和应用得以出现。尽管新的移动设备在中央处理器(CPU)方面越来越强大，但可能无法在短时间内处理业务量大的应用程序。云计算具有强大的计算能力，设备可以通过计算资源卸载，将计算任务传输到远端云服务器执行，从而能够有效缓解计算资源需求量较大的问题。然而，云计算资源也是有限的，当计算任务数量过多时，云端服务器无法在短时间内处理达到的计算任务，部分计算任务无法被实时处理进而导致业务阻塞。此外，将计算任务传输到云端服务器会带来较高的时延、增加额外传输能量消耗和数据泄露等问题。

为了解决云计算卸载过程中面临的高时延等问题，欧洲电信标准协会(ETSI)于2014年率先提出移动边缘计算MEC的概念：一种在靠近用户的无线接入网提供IT及云计算的平台，被认为是第五代移动通信的关键技术之一。MEC系统允许设备将计算任务卸载到网络边缘节点处，如基站、无线接入点等，既满足了终端设备计算能力的扩展需求，同时弥补了云计算时延较长的缺点。MEC技术有助于达到5G业务超低时延、超高能效、超高可靠性等关键技术指标。通过将云计算和云存储部署到网络边缘，提供一个具备高性能、低时延与高带宽的电信服务环境，加速网络中各项内容、服务以及应用的分发和下载，让消费者享有更高质量网络体验。

首先，MEC能缩短任务执行时延。移动应用任务处理时延包括传输时延、计算时延和通信时延。传统的移动云计算中，信息需要经过无线接入网、回传链路到达位于核心网的云服务器。MEC将边缘服务器部署在无线接入网侧，缩短了计算服务器与移动设备之间的距离。一方面，由于传输距离的缩短，MEC的任务卸载不需要经过回传链路和核心网，减少了时延开销。另一方面，边缘服务器的计算处理能力远大于移动设备，从而大幅降低任务计算时延。因此，MEC传输距离短、协议扁平化的特点使其能够满足5G网络的超低时延需求。

其次，MEC能大幅提升网络能效。物联网设备可广泛应用到环境监测、人群感知、智能农业等各种场景。但部署的物联网设备大多无法通过电网供电，在设备电池能量有限的情况下，MEC缩短了边缘服务器与移动设备的距离，大幅节约了任务卸载、无线传输所耗能量，延长了物联网设备的使用周期。

此外，MEC能提供更高的服务可靠性。MEC的服务器采用分布式部署，单个服务器服务规模小，不可存储过多的有价值信息。因此，相较于移动云计算的数据中心，不易成为被攻击的目标，可以提供更可靠的服务。同时，多数移动边缘云服务器属于私有云，信息泄露风险低，也具有更高的安全性。

最后，基于开放流(OpenFlow)扩展协议的软件定义网络的技术在近年来也得到了迅速发展，为了软件定义边缘服务器与交换机组网问题，建立应用服务需求的端到端业务数据传输而设计。可通过软件定义网络的开放流扩展协议的机制，具备智能化集成通信传输交换能力，形成统一控管功能、实时调度策略的动态变化、增强边缘计算网络业务请求接入快速响应速度，结合运用可编程组网技术，提高边缘计算组网灵活性与传输效率。