【摘 要】
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作为5G网络中的关键技术,移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)可以有效解决传统网络架构中时延过长和流量负载过高等问题。本文围绕MEC网络的生存性问题展开研究,针对MEC网络中的链路和节点故障,提出了两种高效的保护策略,即“专享保护”和“共享保护”。此外,考虑到不同的故障类型,也将保护策略分为“链路”保护和“链路+节点”保护两类。在专享保护策略中,针对网络中仅发生链路故
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作为5G网络中的关键技术,移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)可以有效解决传统网络架构中时延过长和流量负载过高等问题。本文围绕MEC网络的生存性问题展开研究,针对MEC网络中的链路和节点故障,提出了两种高效的保护策略,即“专享保护”和“共享保护”。此外,考虑到不同的故障类型,也将保护策略分为“链路”保护和“链路+节点”保护两类。在专享保护策略中,针对网络中仅发生链路故障的情形,提出了“链路”保护策略,通过为业务选择与工作路径不相交的保护路径,并预留保护带宽来实现故障恢复。此外,也考虑了网络中发生MEC节点故障的情形,提出了“链路+节点”保护策略,通过选择合适的保护节点为该业务预留MEC保护资源并建立合适的保护路径为其预留保护带宽。基于前述两种故障情形,分别构建了整数线性规划(Integer Linear Programming,ILP)优化模型,并提出了高效的启发式算法。基于一定测试条件下的仿真结果表明,所提出的保护策略能够在保证业务MEC服务恢复的同时,优化网络带宽资源消耗并均衡MEC节点负载。具体地,在链路故障情形下,提出的链路保护启发式算法十分高效,可以实现与ILP模型相近的性能;在链路+节点故障情形下,提出的链路+节点保护启发式算法也可以实现与ILP模型相近的性能,并且综合考虑多个性能指标,基于负载均衡的启发式算法明显优于基于最小负载和基于最短路径的启发式算法。考虑到在未发生故障时,为业务预留的专属保护资源都处于闲置状态,造成了“资源浪费”。因此,为了有效提高保护资源的利用率,同时又能实现故障恢复,本文也提出了面向MEC场景的共享保护策略,即允许工作节点不相同的多个业务共享保护节点上的MEC保护资源,允许工作路径不相交的多个业务共享保护路径上的保护带宽。同样,在共享保护策略中,针对前述两种故障情形,也分别构建了相应的ILP优化模型,并提出了高效的启发式算法。仿真结果表明,相比于专享保护策略,共享保护策略能够有效减少网络中的保护带宽资源,并显著降低MEC节点最大负载和业务时延。同时,所提出的启发式算法能高效地实现接近于ILP模型的性能。并且,在链路+节点保护中,基于负载均衡的启发式算法具有明显的优越性。
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