一种面向边缘计算环境的去中心化服务请求分发方法

边缘计算模式的出现使得软件服务可以部署在距离用户较近的边缘服务器上,从而减小服务调用过程中产生的数据传输开销,并提升服务质量.然而,由于计算和存储等资源的限制,边缘服务器通常只能部署有限数量的服务实例,无法满足复杂多样的服务请求,加之边缘计算环境下服务请求分布不均导致了边缘服务器之间负载的不均衡性.因此,边缘计算环境下需要对服务请求进行再分配来满足不同的服务请求并优化服务供应.如何合理地将服务请求分发到合适的边缘服务器以优化系统的负载均衡并提升服务质量成为亟待解决的关键问题.现有的研究方法通常采用集中式的方法来解决该问题,存在单点故障等严重缺陷.因此,本文基于博弈理论设计了一种面向边缘计算环境的去中心化服务请求分发方法.该方法将边缘服务器间的服务请求分发问题建模为分布式的非合作博弈模型,通过多轮次的博弈和竞争达到系统的Nash均衡状态,以此获取服务请求的分发策略.实验结果表明,本文所提出的方法可以有效优化边缘服务器之间的负载均衡,降低服务的响应时间,并且随着系统规模的扩大表现出良好的可扩展性.     

移动边缘计算资源分配综述

在万物互联的物联网时代,云计算凭借超强的计算能力和存储能力提供了主流的大数据处理方案。随着5G的正式商用,面对5G+物联网呈爆炸式增长的终端设备以及低时延、低功耗的用户需求,基于云计算的大数据处理方案逐渐显露弊端。分布式的面向移动终端的大数据处理方案——移动边缘计算呼之欲出。本文通过对比云计算、边缘计算和移动边缘计算的概念和相关特征,引入移动边缘计算的定义及八大典型应用场景,进一步列举出移动边缘计算的发展历程。随后,归纳出移动边缘计算的几种国际标准模型以及框架设计的相关研究,结合移动边缘计算资源分配的关键问题进行梳理。最后,提出移动边缘计算的未来的研究方向和挑战。     

移动边缘计算中基于Lyapunov的任务卸载与资源分配算法

移动边缘计算(MEC)通过将计算和存储资源部署在无线网络边缘,使得用户终端可将计算任务卸载到边缘服务器进行处理,从而缓解终端设备资源受限与高性能任务处理需求之间的冲突.但随着任务卸载规模的不断增加,执行任务所产生的功耗急剧上升,严重影响了MEC系统的收益.建立任务队列动态调度模型,以队列上溢概率为约束构建最大化系统平均...     

减少核心网拥塞的边缘计算资源分配和卸载决策

随着移动互联网和物联网的发展,越来越多的智能终端设备投入到实际使用当中,大量计算密集型和时间敏感型应用被广泛应用,如AR/VR、智能家居、车联网等.因此,网络中的数据流量激增,使得核心网络面临的压力逐渐增大,对网络时延的控制也越来越难,此时云边协同的计算范式作为一种解决方案被提出.针对云边之间的核心网流量控制问题,文中...     

移动边缘计算中的卸载决策与资源分配策略

为在移动边缘计算服务器计算资源有限的情况下最小化系统总成本,提出一种多用户卸载决策与资源分配策略.优化任务执行位置选择和计算资源分配过程,对基于精英选择策略的遗传算法在编码、交叉、变异等操作方面进行改进,设计联合卸载决策与资源分配的improve-eGA算法.实验结果表明,与All_local、All_offload、...     

基于深度强化学习的多用户边缘计算任务卸载调度与资源分配算法

移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)把计算和存储等资源部署在网络边缘以满足某些对延迟要求苛刻的应用.用户设备可以通过无线网络将计算任务整体或者部分卸载到边缘服务器执行从而降低延迟和本地耗能,进而获得良好的用户体验.现有传统优化算法在MEC卸载决策和资源分配方面是可行的,但传统优化算法并不很...     

移动边缘计算中计算卸载与资源分配联合优化策略

为了在移动边缘计算(MEC)中最大限度地减少处理用户任务的时延和能耗,改善用户体验,以最小化用户的完成时间和能耗的加权和为目标,在计算资源的约束下研究了多用户、多MEC服务器中的计算卸载问题。针对此问题,考虑卸载决策和资源分配之间存在的依赖关系,首先将原问题解耦为卸载决策和计算资源分配2个子问题。然后,使用鲸鱼优化算法求解卸载决策问题,通过添加非线性收敛因子和惯性权重加快收敛速度;引入反馈机制,防止陷入局部最优,得到更高概率可行的卸载决策;对于资源分配问题使用拉格朗日乘子法得到每个卸载决策下的最佳计算资源分配解。最后,通过多次迭代得到稳定的收敛解。仿真实验结果表明,与其他基准方案相比,最多减少了44.6%的系统开销。     

考虑任务依赖的卫星边缘计算资源分配与卸载决策算法

针对高低轨卫星网络协同边缘计算的卸载决策问题,提出了一种考虑任务依赖的联合计算资源、无线资源分配与任务调度的卫星网络边缘计算卸载决策算法。首先,将任务卸载问题建模为最小化任务延迟和能量消耗的联合优化问题;然后,将能源消耗和时延引入子任务优先级定义中,基于动态优先级进行启发式卸载策略搜索。该算法保证了子任务之间的依赖性并同时考虑了无线资源分配。仿真结果表明,与已有研究相比,该算法能缩短高低轨卫星协同计算的任务执行延迟,且能够降低低轨卫星功耗。     

基于联合决策模型的物联网边缘计算资源分配

随着应用需求的增加,一些场景要求物联网能够支持密集型计算任务.传统物联网只能提供单机资源,且负载能力有限,无法有效解决时延、资源与任务的配置问题.于是提出基于联合决策模型的物联网边缘计算资源分配方法,利用边缘网络的计算优势来弥补物联网节点本地计算资源的不足,从而提高任务时延与峰值负载的性能.先从时延、能耗、计算资源和带宽资源方面进行分析,并考虑了节点移动、数据传输和卸载等情况带来的问题.根据时间和各类资源模型的分析,建立联合模型来得到资源分配调度的最佳决策,将最小卸载模型推演至最高总效用模型,并通过最速下降法对模型进行分解,在任务卸载率一定时,求解得到资源分配情况.通过动态时变物联网环境下的仿真,得到所提方法能够在较短的执行时间内,达到较高的任务完成率,且保持较低的能耗和资源分配数量.结果表明所提方法能够适应动态时变的物联网应用需求,有效完成任务与资源的卸载决策与调度分配.     

改进GA的边缘计算任务卸载与资源分配策略

针对现有边缘计算计算卸载算法存在的延迟较大且负载不均衡的问题,提出一种移动边缘计算中基于改进遗传算法的计算卸载与资源分配算法.基于提出的移动边缘计算网络构建系统模型,其中包括能耗、平均服务延迟、执行时间以及负载均衡模型.以能耗、延迟、负载均衡最小化为优化目标,利用改进的遗传算法进行求解,其中采用染色体一维表现形式、交叉和变异算子提高算法的性能.利用iFogSim和Google集群对所提算法进行模拟仿真实验,结果表明,算法种群数量和最大迭代次数的合理值分别是60和25,所提算法得到的计算卸载和资源分配策略在能耗、负载均衡、延迟和网络使用率方面的表现均优于其它算法.     

面向优先级任务的移动边缘计算资源分配方法

目前移动边缘计算中的资源分配方法,多数按照任务请求计算卸载的时间顺序分配计算资源,未考虑实际应用中任务存在优先级的问题。针对此类情况下的计算需求,提出一种面向优先级任务的资源分配方法。根据任务平均处理价值赋予其相应的优先级,对不同优先级的任务进行计算资源加权分配,在保证高优先级任务获取充足计算资源的同时,减少完成所有任务计算的总时间及能耗,从而提高服务质量。仿真结果表明,与平均分配、按任务数据量分配和本地计算方法相比,该方法的计算时延分别降低83.76%、15.05%和99.42%,能耗分别降低84.78%、17.37%和87.69%。     

移动边缘计算不确定性任务持续卸载及资源分配方法

移动边缘计算场景中任务的不确定性增加了任务卸载及资源分配的复杂性和难度.鉴于此,提出一种移动边缘计算不确定性任务持续卸载及资源分配方法.首先,构建一种移动边缘计算不确定性任务持续卸载模型,通过基于持续时间片划分的任务多批次处理技术应对任务的不确定性,并设计多设备计算资源协同机制提升对计算密集型任务的承载能力.其次,提出一种基于负载均衡的自适应策略选择算法,避免计算资源过度分配导致信道拥堵进而产生额外能耗.最后,基于泊松分布实现了对不确定任务场景模型的仿真,大量实验结果表明时间片长度减小能够降低系统总能耗.此外,所提算法能够更有效地实现任务卸载及资源分配,相较于对比算法,最大可降低能耗11.8%.     

基于双重拍卖的移动边缘计算任务卸载和资源分配策略

在移动边缘计算(mobile edge computing, MEC)系统中,用户的卸载策略会影响能耗和计算成本,进而影响用户效益.然而,目前多数研究未考虑边缘服务器随机分布场景中用户的卸载策略和资源请求策略对效益的影响.针对该问题,提出了一种基于改进双重拍卖算法的计算卸载和资源分配策略.首先,该策略将用户与边缘服务器之间的交互过程建模为Stackelberg博弈,并且证明了在该博弈内存在唯一纳什均衡点;其次,计算出用户对于不同服务器的卸载意愿以及计算资源请求量,并将用户与最优服务器进行拍卖;最后,采用遍历法交换上一轮拍卖中部分交易中的用户与服务器,以实现系统整体效益最优.仿真实验结果表明,与其他基准算法相比,所提算法在服务器随机分布场景下提高了33.4%的系统用户总效益,有效降低系统损失.     

增强现实场景下移动边缘计算资源分配优化方法

针对高速数据传输及计算所带来时延和终端设备能耗问题，提出了一种在上行链路采用等功率分配的传输方案。首先，依据增强现实（AR）业务的协作属性建立了针对AR特性的系统模型；其次，详细分析了系统帧结构，建立以最小化系统消耗总能量为优化目标的约束条件；最后，在保障延迟和功耗满足约束的条件下，建立了基于凸优化的移动边缘计算（MEC）资源优化求解数学模型，从而获得最优的通信和计算资源分配方案。与独立传输相比，该方案在最大延迟时间分别为0.1 s和0.15 s时的总能耗降幅均为14.6%。仿真结果表明，在相同条件下，与基于用户独立传输的优化方案相比，考虑用户间协作传输的等功率MEC优化方案能显著减少系统消耗的总能量。     

计算资源受限MEC中任务卸载与资源分配方法

移动边缘计算(MEC)通过将计算中心下沉至网络边缘,可以有效服务于任务计算.然而,MEC拥有的计算资源并不是无限的,这带来了诸多问题.文章针对计算资源有限MEC系统中的计算卸载,分析了最大化MEC总收益的卸载与资源分配联合优化问题.首先通过Stackelberg模型来描述MEC与用户之间的交互,使用差异化定价策略增加对卸载的约束,然后将卸载问题转化为二元背包问题,最后,通过改进模拟退火算法分配计算资源,并迭代得到最优方案.仿真结果表明,所提方案可以最大程度提高用户卸载数量,并有效地提高了MEC系统的收益.     

基于工业边缘计算的缓存任务调度方法

随着工业物联网(IIoT)的发展以及工业4.0浪潮的到来,工业边缘计算领域也得到了越来越多的关注.然而,依赖于工业云的传统工业计算方案让数据时延、数据安全面临着更大的挑战.本文针对工业边缘计算场景中遇到的多计算任务与单计算资源受限之间的矛盾,基于多台边缘计算控制器(AECC)的部署,进行订单下发场景设计,对串行队列任务...     

邻域感知的分布式智能边缘计算卸载和资源分配算法

随着大量计算密集型和时延敏感型任务的出现,利用移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)来提高用户体验并降低系统能耗已成为研究热点.然而,在密集部署的MEC网络场景下,无线网络状态复杂的空间相关性和动态性给卸载方案的制定带来了严峻挑战.本文针对多基站多用户MEC网络场景,研究了一种智能协作的计算卸载和资源分配算法.首先,提出了卸载决策、信道分配、传输功率分配和计算资源分配的联合优化问题,旨在用户时延约束下最小化系统的能耗.其次,由于该问题是一个混合整数非线性规划问题,本文提出了一种基于图注意力网络的混合动作多智能体强化学习算法(graph attention network-based hybrid-action multi-agent reinforcement learning, Gat-HMARL),将基站作为智能体并配置该算法. Gat-HMARL算法通过图注意力网络捕捉无线网络状态之间潜在的空间相关性,使基站有选择性地关注邻域中其他基站的无线网络状态信息,从而学习更优的计算卸载和资源分配策略.最后,仿真结果表明Gat-HMARL与基准算法相比在性能上有...     

基于移动边缘计算环境下的服务缓存和任务调度联合优化算法

在移动边缘计算中,在资源有限的边缘设备上对服务缓存和任务执行进行合理的决策能够大幅度地提高卸载效率和减少应用程序的处理时延。针对边缘计算环境下服务缓存与任务卸载决策问题,建立网络模型和服务缓存模型,定义关联的边缘设备、协作的边缘设备任务执行时延及远端云数据传输和任务执行的时延,提出一种联合优化算法来求解任务执行时延约束条件下的服务缓存决策最优解。该算法采用粒子群优化Particle Swarm Optimization（PSO）,将移动用户的任务按照整数编码,优化任务处理时延适应度和粒子速度更新,缩短任务延迟时间。仿真实验结果表明,联合优化算法取得相比其他策略完成时间更少且能适应大规模任务调度的效果。