海量连接物联网场景下基于移动边缘计算的无线资源管理的研究

发布时间：2020-11-04 18:19

　　 随着海量连接物联网时代的到来,在物联网场景下基于移动边缘计算的无线资源管理的研究已经引起了广泛的关注,这是未来无线通信发展的主要方向之一。在海量连接物联网的时代,必然会出现海量的数据,如果这些海量数据全部卸载到云核心网上,会导致云计算网络传输负载量急剧增加,造成较长的网络延迟,大大降低用户的体验。移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)作为未来5G网络提高用户体验度的关键技术,通过将计算能力下沉到移动边缘节点,有效地降低了网络传输延迟和能耗。但是移动边缘服务器的计算资源有限,同样不能将海量的数据都卸载到移动边缘服务器上。如果周围有空闲且计算资源丰富的终端设备,可以通过设备到设备(Device-to-Device,D2D)通信方式,和MEC服务器进行联合卸载和缓存来进一步提升蜂窝网络的计算和缓存能力。因此,本论文针对海量连接物联网场景下,如何有效提升移动边缘计算的无线资源管理的问题进行了研究,主要创新点如下:1)针对单MEC服务器多用户场景提出了一种任务卸载策略。针对计算密集型或延迟敏感型应用,提出空闲且具有计算资源的终端通过D2D通信和MEC服务器进行联合卸载,将系统模型建立成一个势博弈,通过合作-傀儡模型,得出势函数,随后利用最佳响应算法得出最优的卸载策略。仿真分析表明,所提出的基于最佳响应的MEC-D2D联合卸载算法有很好的收敛性,明显提升了传输的数据量并降低了任务能耗。2)针对单MEC服务器多用户场景提出了一种任务缓存策略。针对目前不同的流行视频流文件,提出空闲且具有计算资源的终端通过D2D通信帮助MEC服务器协作缓存,MEC服务器利用不同的流行度视频文件价格和设定的总报酬提出一个斯坦克尔伯格博弈(Stackelberg Game,SG)模型,建立领导者和追随者的双层博弈模型。3)同时,设立一定的激励机制,去激励D2D设备帮助MEC服务器进行协作缓存。在SG模型的基础上,利用逆向归纳分析法,对SG模型进行均衡分析,并分别对领导者MEC服务器的成本函数和追随者终端的成本函数进行求解,最后,通过仿真验证,本文提出的方案提高了 D2D设备参与协作缓存的积极性。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.5;TP391.44;TN98
【部分图文】：

足未来网络对海量设备连接的要求。??随着人们将具有多功能的海量智能设备连接到互联网上，海量连接物联网时??代己经到来。如图１－１所示，通过物联网［３］?（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ?ｏｆ?Ｔｈｉｎｇｓ，ＩｏＴ），任何人和??事物都能够随时随地的连接到物联网上，在理想的情况下使用网络以及可用的服??务。从用户和应用的角度来看，第五代移动通信（５ｔｈＧｅｍｅｒａｔｉｏｎ，?５Ｇ）无线网络??将是具有高带宽（例如ｌＯＧｂｐｓ），极低延迟（例如ｌｍｓ）和低运营成本的高能力??移动网络，这将使得网络的服务质量和用户体验质量得到极大的提升。??糊络ａ屬－丨｜?‘謂恃??Ｍ?＾?：?＇?ｏＨＩ?Ｍ?＃?－－??１１?丨Ｊ３拿＃酿?＾３??你铁３?０００??觀?牧４?移动网络??点对点网络冬贫?＜＾．＇ｖｗ这?＃?厂ＯＤＯＤｔ咖络??＇?＾?Ｗ??图１－１移动通信的发展过程??Ｆｉｇ．?１－１?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?Ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?Ｍｏｂｉｌｅ?Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ??根据思科的最新报告，到２０２０年，全球将会有５００亿台移动连接设备，在不??久的未来，会有更多的物联网设备，人们会处于一个信息爆炸、海量连接物联网??设备存在的新兴物联网时代Ｗ。ＩｏＴ是在网络的帮助下，为各个事物之间的通信和??协作提供舞台。物联网可以使任何人或物在任何时间、任何地点进行通信

?移动边缘计算技术与无线资源管理方法概述??避免系统故障。在文献Ｐ２］中，给出了在５Ｇ中移动边缘计算的结构图，如图２－１??所示。??用户终端?，?：?：?；——？??移动边缘系统水平管理?移动边缘系统??幸錄…?＇?—＾?：?ｉ?一一??——???移动边缘应用??—，—?“邏?ｇ?ｔ??ｍｍｍｍ?３?！■?ＳＳＩ?＿边缘主机??？ｔ?？?管理??，虚拟化基賴施ｐ?？??移动边线１．机??３ＧＰＰ网络?本地网络?外部网络?移动边缘网络??图２－１?５Ｇ移动边缘计算的结构图??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＭＥＣ?ｉｎ?５Ｇ??根据ＥＳＴＩ发表的白皮书［ｍ，ＭＥＣ的特点是：??（１）

?移动边缘计算技术与无线资源管理方法概述??避免系统故障。在文献Ｐ２］中，给出了在５Ｇ中移动边缘计算的结构图，如图２－１??所示。??用户终端?，?：?：?；——？??移动边缘系统水平管理?移动边缘系统??幸錄…?＇?—＾?：?ｉ?一一??——???移动边缘应用??—，—?“邏?ｇ?ｔ??ｍｍｍｍ?３?！■?ＳＳＩ?＿边缘主机??？ｔ?？?管理??，虚拟化基賴施ｐ?？??移动边线１．机??３ＧＰＰ网络?本地网络?外部网络?移动边缘网络??图２－１?５Ｇ移动边缘计算的结构图??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＭＥＣ?ｉｎ?５Ｇ??根据ＥＳＴＩ发表的白皮书［ｍ，ＭＥＣ的特点是：??（１）
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本文编号：2870437