面向移动边缘网络的资源管理研究
发布时间：2021-02-09 09:29
移动边缘网络是第五代移动通信系统重要的研究方向之一,其通过将存储、计算等功能迁移至无线网络边缘（如基站、用户）,来拉近用户与内容或服务间的距离,从而减少端到端时延和回程链路流量。它具有两种典型场景:边缘缓存网络和边缘计算网络,分别通过将存储和计算资源下移到网络边缘,来实现内容的高效传输和保证业务的计算需求。然而,通信与缓存（或计算）资源相互影响,且边缘节点具有差异化的特征（如处理能力、负载状况等）,给移动边缘网络的资源管理带来了挑战。如何实现不同类型资源的协同、多种节点间的协作是移动边缘网络亟待解决的一大关键问题。本文将开展面向移动边缘网络的资源管理研究,重点关注边缘缓存网络的接入控制和协作缓存,以及边缘计算网络的服务质量（Quality of Service,QoS）保障和负载均衡。主要研究成果归纳如下:1)边缘缓存网络联合的用户接入与缓存策略优化:针对边缘缓存网络,考虑无线信道质量、通信负载以及回程链路状况等因素,建立了平均时延最小化的用户接入与缓存策略的联合优化问题;然后,采用归约到设施选址问题的方法证明了该问题是非确定性多项式难问题（Non-deterministic Poly...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及选题意义
1.1.1 移动边缘缓存网络
1.1.2 移动边缘计算网络
1.2 国内外研究现状及本文研究出发点
1.2.1 移动边缘缓存网络的资源管理研究
1.2.2 移动边缘计算网络的资源管理研究
1.3 本文的主要研究内容及创新点
1.4 本文组织结构
第二章 边缘缓存网络联合的用户接入与缓存策略优化
2.1 引言
2.2 边缘缓存网络模型
2.3 接入策略与缓存策略联合优化问题
2.4 优化问题的NP-hard证明
2.5 接入策略与缓存策略的联合优化算法
2.6 仿真结果分析
2.7 本章小结
第三章 基站与用户联合缓存网络的性能分析与协作缓存优化
3.1 引言
3.2 基站与用户联合缓存网络模型
3.2.1 网络部署和内容请求模型
3.2.2 内容感知的关联规则
3.3 考虑连接时长的平均遍历速率分析
3.4 协作缓存策略
3.4.1 成功传输概率分析
3.4.2 成功传输概率的优化
3.5 仿真结果分析
3.5.1 考虑连接时长的平均遍历速率仿真结果
3.5.2 协作缓存策略仿真结果
3.6 本章小结
第四章 基于QoS保障的边缘计算网络性能分析与资源分配
4.1 引言
4.2 系统模型
4.2.1 带有两阶段串行队列的边缘计算网络模型
4.2.2 两阶段串行队列的通信和计算模型
4.2.3 网络收益函数
4.3 MEC网络端到端的QoS保障
4.3.1 有效带宽和有效容量的基础数学概念
4.3.2 两阶段串行队列的端到端QoS保障
4.4 统计QoS保障下的资源分配问题形成
4.5 基于有效容量的资源分配方案
4.6 仿真结果分析
4.6.1 性能分析
4.6.2 方案对比
4.7 本章小结
第五章 基于节点协作的三层计算网络的卸载策略与资源分配
5.1 引言
5.2 支持节点协作的三层计算网络模型
5.2.1 三层计算网络模型
5.2.2 任务卸载过程的通信模型
5.2.3 任务处理过程的计算模型
5.3 任务卸载和资源分配问题描述
5.3.1 任务卸载和资源分配问题形成
5.3.2 基于线性重构技术的问题转化
5.4 基于ADMM的任务卸载和资源分配方案
5.4.1 并行的ADMM优化框架
5.4.2 所提算法的性能分析
5.4.3 所提算法的扩展
5.5 仿真结果分析
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 未来研究展望
参考文献
附录A 相关数学证明
A.1 定理3.1的证明
A.2 定理3.2的证明
A.3 引理5.1的证明
附录B 缩略语表
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3025430
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【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及选题意义
1.1.1 移动边缘缓存网络
1.1.2 移动边缘计算网络
1.2 国内外研究现状及本文研究出发点
1.2.1 移动边缘缓存网络的资源管理研究
1.2.2 移动边缘计算网络的资源管理研究
1.3 本文的主要研究内容及创新点
1.4 本文组织结构
第二章 边缘缓存网络联合的用户接入与缓存策略优化
2.1 引言
2.2 边缘缓存网络模型
2.3 接入策略与缓存策略联合优化问题
2.4 优化问题的NP-hard证明
2.5 接入策略与缓存策略的联合优化算法
2.6 仿真结果分析
2.7 本章小结
第三章 基站与用户联合缓存网络的性能分析与协作缓存优化
3.1 引言
3.2 基站与用户联合缓存网络模型
3.2.1 网络部署和内容请求模型
3.2.2 内容感知的关联规则
3.3 考虑连接时长的平均遍历速率分析
3.4 协作缓存策略
3.4.1 成功传输概率分析
3.4.2 成功传输概率的优化
3.5 仿真结果分析
3.5.1 考虑连接时长的平均遍历速率仿真结果
3.5.2 协作缓存策略仿真结果
3.6 本章小结
第四章 基于QoS保障的边缘计算网络性能分析与资源分配
4.1 引言
4.2 系统模型
4.2.1 带有两阶段串行队列的边缘计算网络模型
4.2.2 两阶段串行队列的通信和计算模型
4.2.3 网络收益函数
4.3 MEC网络端到端的QoS保障
4.3.1 有效带宽和有效容量的基础数学概念
4.3.2 两阶段串行队列的端到端QoS保障
4.4 统计QoS保障下的资源分配问题形成
4.5 基于有效容量的资源分配方案
4.6 仿真结果分析
4.6.1 性能分析
4.6.2 方案对比
4.7 本章小结
第五章 基于节点协作的三层计算网络的卸载策略与资源分配
5.1 引言
5.2 支持节点协作的三层计算网络模型
5.2.1 三层计算网络模型
5.2.2 任务卸载过程的通信模型
5.2.3 任务处理过程的计算模型
5.3 任务卸载和资源分配问题描述
5.3.1 任务卸载和资源分配问题形成
5.3.2 基于线性重构技术的问题转化
5.4 基于ADMM的任务卸载和资源分配方案
5.4.1 并行的ADMM优化框架
5.4.2 所提算法的性能分析
5.4.3 所提算法的扩展
5.5 仿真结果分析
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 未来研究展望
参考文献
附录A 相关数学证明
A.1 定理3.1的证明
A.2 定理3.2的证明
A.3 引理5.1的证明
附录B 缩略语表
致谢
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本文编号：3025430
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