移动边缘计算环境下边缘服务器部署策略研究

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传统的移动云计算(Mobile Cloud Computing,MCC)逐渐转向移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC),以满足低延迟场景的需求,并且合理的部署边缘服务器是构建MEC系统中基础的问题之一。传统的边缘服务器的部署工作包括边缘服务器的选址和计算能力的分配两部分内容。在5G网络环境中,将MEC服务器部署在5G基站中是一种典型的方式,接下来如何合理的分配边缘服务器的计算资源是本文主要关心的内容。5G基站之间存在一种Xn接口的通信机制为服务器之间协作提供可能,在负载互补的区域可以让服务器之间进行协作以达到服务迁移执行、负载共享的目的,从而可以提高边缘服务器资源利用率。边缘侧的计算资源通常有限,因此如何在有限的成本下分配边缘计算资源以保证边缘实时性任务要求的同时提高边缘侧的计算资源利用率变的尤为困难。传统的部署研究考虑了比如时延、能耗等因素来优化部署效果,但大多没有提高边缘计算资源的利用率。因此本文通过分析边缘区域负载变化的规律并结合服务器协作的方式来开展边缘服务器的部署工作研究。本文主要工作如下:(1)针对边缘服务器不能进行协作的场景下进行服务器的部署工作。本文首先对场景进行建模以及参数化描述,并通过分析区域负载的特性,结合负载周期性变化规律和收益最大化的目标,提出了一种边缘服务器部署Gradient算法,实验结果表明该算法有着良好的部署效益以及稳定性表现。(2)针对边缘服务器可以进行协作的场景下进行服务器的部署工作。本文对服务器之间协作进行了定义,其中包括服务器协作的条件、如何进行协作以及协作后对任务的执行带来的影响,并提出了一种在进行服务器协作时候的延迟敏感型任务的服务质量保障策略和一种基于协作的边缘服务器部署CBSD算法。实验结果表明该算法有着很好的部署效益并提高了边缘侧计算资源的利用率。以上两部分工作相辅相成,共同组成了边缘服务器的部署工作。并且实验结果表明本文提出的算法不仅具有良好的有效性和稳定性还具有更高的边缘侧吞吐量,这意味着本文提出的部署算法能让边缘侧接收更多的任务,边缘侧有着更为强大的计算能力,这对于解决MEC系统中本身资源约束的问题有着重要的意义。
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