CN108355350A - 一种基于移动边缘计算的应用服务接入方法及装置 - Google Patents

一种基于移动边缘计算的应用服务接入方法及装置 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种基于移动边缘计算的应用服务接入方法及装置，应用于包括多个MEC服务器组的应用服务接入系统中，所述方法包括：获取应用服务的会话所需的处理资源、MEC服务器的服务器延迟信息和MEC服务器组的服务器组延迟信息；根据会话所需的处理资源和应用服务延迟模型计算应用服务的会话延迟向量；根据服务器延迟信息和服务器延迟模型计算MEC服务器的服务器延迟向量；根据服务器组延迟信息和服务器组延迟模型计算MEC服务器组的服务器组延迟向量；根据会话延迟向量、服务器延迟向量和服务器组延迟向量构建目标函数；根据目标函数、优化目标和约束条件，确定应用服务的接入MEC服务器和路径。本公开减少延迟并提高传输效率。

Description

一种基于移动边缘计算的应用服务接入方法及装置
技术领域
本公开涉及云计算技术领域，尤其涉及一种基于移动边缘计算的应用服务接入方法及装置。
背景技术
云游戏的整体延迟包括处理延迟、网络延迟以及播放延迟；除了延迟本身外，延迟变化量(即抖动)同样对游戏玩家的体验质量(Quality of Experience，QoE)产生不利影响。鉴于目前的云基础架构尚不能完全保证云游戏系统的服务质量(Quality of Service，QoS)要求，因此，为了满足QoS要求，我们在专利“一种基于移动边缘计算(Mobile EdgeComputing，MEC)云游戏接入系统和方法”中提出了一种基于移动边缘计算(MEC)的云游戏接入系统架构，可以较好地解决这一问题，对构建云游戏数据中心的基础架构具有重要意义。
同时，针对云游戏延迟，大多数研究主要集中在云端的计算优化上，很少提及云游戏中有关网络延迟优化的问题。譬如，Chen等通过将虚拟机分配给云游戏中的物理机器，解决了用户的QoE和服务提供商之间权衡的问题。传统的基于投票启发式用于服务器选择的方法，引入了一种基于投票式的游戏托管策略，以增加玩家的覆盖面。
在云游戏系统中，由于存在大量数据作为压缩视频传输，因此核心交换机极易发生拥塞。一旦主路径拥塞，游戏会话延迟就会大大增加。为解决这一问题，我们引入了软件定义网络(Software Defined Network，SDN)技术，即通过集中式网络控制器进行流量转发。软件定义网络(SDN)技术将网络控制层和转发层分离，便于优化每个层。延迟敏感的应用程序(如云游戏)非常需要这种适应性优化，特别是在游戏会话数量突然增加的情况下。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种基于移动边缘计算的云游戏接入方法及系统，用以解决传统接入方法中时延大，用户体验差的问题。
根据本公开的一方面，提供了一种应用服务接入方法，应用于包括多个移动边缘计算MEC服务器组的应用服务接入系统中，所述MEC服务器组包括多个MEC服务器，所述应用服务通过MEC服务器接入所述应用服务接入系统中，所述方法包括：
获取应用服务的会话所需的处理资源、MEC服务器的服务器延迟信息和MEC服务器组的服务器组延迟信息；
根据所述会话所需的处理资源和应用服务延迟模型计算应用服务的会话延迟向量；
根据所述服务器延迟信息和服务器延迟模型计算MEC服务器的服务器延迟向量；
根据所述服务器组延迟信息和服务器组延迟模型计算MEC服务器组的服务器组延迟向量；
根据所述会话延迟向量、所述服务器延迟向量和所述服务器组延迟向量构建目标函数；
根据所述目标函数、优化目标和约束条件，确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
根据本公开的另一方面，提供了一种应用服务接入装置，应用于包括多个移动边缘计算MEC服务器组的应用服务接入系统中，所述MEC服务器组包括多个MEC服务器，所述应用服务通过MEC服务器接入所述应用服务接入系统中，所述装置包括：
信息获取模块，用于获取应用服务的会话所需的处理资源、MEC服务器的服务器延迟信息和MEC服务器组的服务器组延迟信息；
会话延迟向量计算模块，用于根据所述会话所需的处理资源和应用服务延迟模型计算应用服务的会话延迟向量；
服务器延迟向量计算模块，用于根据所述服务器延迟信息和服务器延迟模型计算MEC服务器的服务器延迟向量；
服务器组延迟向量计算模块，用于根据所述服务器组延迟信息和服务器组延迟模型计算MEC服务器组的服务器组延迟向量；
目标函数构建模块，用于目标函数根据所述会话延迟向量、所述服务器延迟向量和所述服务器组延迟向量构建目标函数；
接入服务器确定模块，用于根据所述目标函数、优化目标和约束条件，确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
根据本公开的另一方面，提供了一种应用服务接入装置，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为：执行上述应用服务接入方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述应用服务接入方法。
本公开根据会话延迟向量、服务器延迟向量和服务器组延迟向量构建目标函数，在最小化目标函数得到MEC中用于接入服务的服务器和路径，将执行会话的计算和资源在MEC服务器组进行，使得接入的应用服务能够在严格满足延迟要求的情况下，高速可靠的运行，提高了系统的传输效率。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的应用服务接入方法的流程图；
图2示出根据本公开一实施例的应用服务接入方法的流程图；
图3示出根据本公开一实施例的应用服务接入系统结构图；
图4示出根据本公开一实施例的应用服务接入装置的框图；
图5示出根据本公开一实施例的应用服务接入装置的框图；
图6示出根据本公开一实施例的应用服务接入系统中交换网络层的时延优化示意图
图7是根据一示例性实施例示出的一种用于应用服务接入的装置800的框图；
图8是根据一示例性实施例示出的一种用于应用服务接入的装置的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1示出根据本公开一实施例的应用服务接入方法的流程图，如图1所示，所述应用服务接入方法应用于包括多个移动边缘计算MEC服务器组的应用服务接入系统中，所述MEC服务器组包括多个MEC服务器，所述应用服务通过MEC服务器接入所述应用服务接入系统中包括如下步骤：
步骤S10，获取应用服务的会话所需的处理资源、MEC服务器的服务器延迟信息和MEC服务器组的服务器组延迟信息。
步骤S20，根据所述会话所需的处理资源和应用服务延迟模型计算应用服务的会话延迟向量。
步骤S30，根据所述服务器延迟信息和服务器延迟模型计算MEC服务器的服务器延迟向量。
步骤S40，根据所述服务器组延迟信息和服务器组延迟模型计算MEC服务器组的服务器组延迟向量。
步骤S50，根据所述会话延迟向量、所述服务器延迟向量和所述服务器组延迟向量构建目标函数。
步骤S60，根据所述目标函数、优化目标和约束条件，确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
移动边缘计算MEC可利用无线接入网络就近提供用户所需服务和云端计算功能，创造出一个具备高性能、低延迟与高带宽的电信级服务环境，加速网络中各项内容、服务及应用的快速下载，让消费者享有不间断的高质量网络体验。
在本公开中，图3示出根据本公开一实施例的应用服务接入系统结构图，参见图3，应用服务接入系统包括用户层、MEC层和云服务中心层。其中用户层包括各种瘦客户机，例如笔记本电脑，台式计算机、平板电脑、智能手机和可穿戴设备等。用户在瘦客户机上运行应用服务，瘦客户机将用户的会话请求信息发送至MEC层后，接入应用服务器接入系统。MEC层包括多个MEC服务器组，每个MEC服务器组包括多个MEC服务器，来自用户的会话请求自其中一个MEC服务器接入应用服务接入系统后，由MEC服务器组为用户提供基于移动边缘计算的应用服务区接入服务。云服务器中心层针对MEC层和用户层提供资源优化配置等，以及进行整个系统的整体资源调配，并运行MEC层无法运行的部分会话。应用服务接入系统包括游戏类接入系统、金融服务类接入系统、社交服务类接入系统等。
在一种可能的实现方式中，参见图3，应用服务接入系统还包括交换网络层。交换网络层采用软件定义网络SDN技术，将数据层与控制层分开，降低应用服务接入系统的设备负荷，优化系统的网络延迟、降低运行成本、减少配置错误以及方便快速的部署服务器等。
以用户通过用户层的瘦客户机运行一个云游戏为例，瘦客户机接入MEC层中与之连接的本地MEC服务器组。由MEC层采用线性规划方法，联合MEC层的本地以及邻近MEC服务器组的网络资源，为用户运行的云游戏确定一个最有的通信路径以及确定执行云游戏的MEC服务器。
MEC层根据云游戏自身的特征，例如游戏需要消耗的带宽资源和计算资源、游戏能够忍受的最大时延要求等，计算会话的延迟向量；根据本地MEC服务器组的延迟信息，计算本地MEC服务器组内各MEC服务器之间的网络延迟；根据本地MEC服务器组与其它MEC服务器组之间的延迟信息，计算本地MEC服务器组与各MEC服务器组之间的网络延迟。其中，本地MEC服务器组内的延迟信息包括利用控制器向两个彼此直接相连的交换机或服务器中各发送一条消息，并测量与交换机或服务器相关的往返时延(Round-Trip Time，RTT)，再利用测量到的往返时延计算延迟信息。
根据所述会话延迟向量、服务器延迟向量和服务器组延迟向量构建目标函数，并根据设定好的优化目标和约束条件，求解目标函数。根据目标函数的计算结果，确定执行云游戏的MEC服务器和路径。其中，约束条件需要确保服务器上的总分配计算任务不超过其最大计算能力。例如，每个服务器上的游戏会话有且只有一次、每个游戏会话最多在一台MEC服务器上执行等。
在本实施例中，根据会话延迟向量、服务器延迟向量和服务器组延迟向量构建目标函数，通过求解目标函数后，确定执行会话的MEC服务器和路径。能够在保证接入的应用服务所要求的QoS的同时，有效的减少端到端的延迟，并提高整个系统中的传输效率。
在一种可能的实现方式中，根据所述会话所需的处理资源和应用服务延迟模型计算所述应用服务的会话延迟向量，包括：
利用式1计算会话延迟向量dijm，
其中，dijm为移动边缘计算子网m中在第jm服务器内游戏会话i渲染和编码的处理延迟；为第一回归参数，σi为第二回归参数，ωi为第三回归参数；i为游戏会话；ci为游戏会话i所需的处理资源。
在一种可能的实现方式中，根据所述服务器延迟信息和服务器延迟模型计算所述MEC服务器的服务器延迟向量，包括：
利用式2计算服务器延迟向量di,mjm,p，
其中，di,mjm,p为移动边缘计算子网m中第p条路径中连接核心交换机m到服务器jm游戏会话i的网络延迟；RTTi,m,p为第p条路径中SDN控制器与交换机m游戏会话i的往返时延；RTTi,jm,p为第p条路径中SDN控制器与服务器jm游戏会话i的往返时延；Tjm,s和Tjm,a分别代表服务器jm消息的发出时刻和到达时刻。
在一种可能的实现方式中，根据所述服务器组延迟信息和服务器组延迟模型计算所述MEC服务器组的服务器组延迟向量，包括：
利用式3计算服务器组延迟向量di,mn,P，
其中，di,mn,P为移动边缘计算子网之间第P条路径中连接核心交换机m到核心交换机n游戏会话i的网络延迟，RTTi,m,P为第P条路径中SDN控制器与交换机m游戏会话i的往返时延；RTTi,n,P为第P条路径中SDN控制器与交换机n游戏会话i的往返时延；Ta和Ts分别为控制器与交换机m、n所构回路的控制信号到达与发送时间。
根据所述会话延迟向量、所述服务器延迟向量和所述服务器组延迟向量构建目标函数，包括：
利用式4计算目标函数Ototal，
其中，Nm为整个系统中移动边缘计算子网m的数量；
Nsm为移动边缘计算子网m中服务器s的数量；
Ngm为移动边缘计算子网m中游戏会话i的数量；
Npm为移动边缘计算子网m中交换机和服务器之间的p路径数；
NP,mn为移动边缘计算子网m和移动边缘计算子网n之间的P路径数；
αi为目标函数第一权重因子，βi为目标函数第二权重因子，γi依据1-αi-βi所得的第三权重因子；xi,mjm,p为第一决策变量，yi,mn,P为第二决策变量，zijm为第三决策变量。
其中，由于不同类型的游戏具有不同的网络延迟敏感度，需要根据游戏的类型计算游戏会话的处理和网络延迟的不同权重。
其中，Ut(r)为游戏类型t的效用函数；l,k为效用函数的曲线拟合参数；r为同一游戏的不同比特率；
其中，αi为移动边缘计算子网m中游戏类型t在r＝bi下的网络延时权重因子；
βi＝Cαi，其中，βi为移动边缘计算子网MECm和移动边缘计算子网MECn之间游戏类型t在r＝bi下的网络延时权重因子；C为由移动边缘计算网络拓扑和游戏类型决定的常数。
γi＝1-αi-βi，其中，γi为移动边缘计算子网MECm中依据1-αi-βi所得的处理延时权重因子。
决策变量xi,mjm,p，yi,mn,P和zijm为二进制变量。
如果在Npm个可用路径中选择第pth条路径，则二进制变量xi,mjm,p等于1，否则为0。如果在Np,mn个可用路径中选择第Pth条路径，则二进制变量yi,mn,P等于1，否则为0。如果第jmth服务器被选择来运行游戏会话i，则二进制变量zijm将取值1，否则为0。
图2示出根据本公开一实施例的应用服务接入方法的流程图，如图2所示，与上述实施例的不同之处在于，步骤S60包括：
步骤S61，根据优化目标和约束条件，求解所述目标函数，得到所述目标函数的最小化结果；
步骤S62，根据所述目标函数的最小化结果确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
在一种可能的实现方式中，在上述公式中，为移动边缘计算子网MECm中游戏服务器；
Nm为整个系统中移动边缘计算子网MEC的数量；
Nsm为移动边缘计算子网MECm中服务器的数量；
Ngm为移动边缘计算子网MECm中游戏会话的数量；
Npm为移动边缘计算子网MECm中交换机和服务器之间的路径数；
NP,mn为移动边缘计算子网MECm和移动边缘计算子网MECn之间的路径数；
为移动边缘计算子网MECm中第p条路径中连接核心交换机wm到服务器sjm游戏会话i的网络延迟；
为移动边缘计算子网MECm和移动边缘计算子网MECn之间第P条路径中连接核心交换机wm到核心交换机wn游戏会话i的网络延迟；
为移动边缘计算子网MECm中在第jm服务器内游戏会话i渲染和编码的处理延迟；
αi为移动边缘计算子网MECm中游戏类型t在r＝bi下的网络延时权重因子；
βi为移动边缘计算子网MECm和移动边缘计算子网MECn之间游戏类型t在r＝bi下的网络延时权重因子；
γi为移动边缘计算子网MECm中依据1-αi-βi所得的处理延时权重因子。
预设的约束条件可以包括以下示例中的一个或者多个：
约束条件一：
其中，pi为游戏会话i所需的处理资源；此约束确保服务器上的总分配计算任务不超过其最大计算能力。
约束条件二：
此约束确保服务器上的游戏会话有且只有一次。
约束条件三：
此约束确保每个游戏会话最多在一台服务器上执行。
约束条件四：
其中，bi表示游戏会话i所需的带宽；BWMm表示移动边缘计算子网MECm中路径的最大带宽；此约束确保本地MEC带宽总和不超过本地MEC最大路径带宽容量。
约束条件五：
其中，BWMmn表示移动边缘计算子网MECm和移动边缘计算子网MECn之间路径的最大带宽；此约束确保MEC间带宽总和不超过MEC间最大路径带宽容量。
约束条件六：
其中，Dmax是游戏会话所能忍受的最大可容忍延迟；此约束确保总延迟(计算延时和网络延迟)满足游戏会话所能忍受的最大可容忍延迟。
约束条件七：xi,mjm,p≤zijm,
此约束确保游戏会话i连接到游戏服务器jm的路径之间存在可用路径。
约束条件八：yi,mn,P≤zijm,
此约束确保游戏会话i连接到游戏服务器jm的路径之间存在可用路径。
约束条件九：xi,mjm,p∈{0,1},
此约束确保如果在Npm个可用路径中选择第pth条路径，则二进制变量xi,mjm,p等于1，否则为0。
约束条件十：yi,mn,P∈{0,1},
此约束确保如果在Np,mn个可用路径中选择第Pth条路径，则二进制变量yi,mn,P等于1，否则为0。
约束条件十一：zijm∈{0,1},
此约束确保如果第jmth服务器被选择来运行游戏会话i，则二进制变量zijm将取值1，否则为0。
根据上述约束条件和设定的优化目标，采用线性规划的方法，联合优化网络资源和服务器的资源利用率，最终将游戏会话最优的分配到MEC服务器中，并为游戏会话选取最优的通信路径。在保证游戏会话QoS要求的同时，减少游戏时延，并系统的传输效率。
图4示出根据本公开一实施例的应用服务接入装置的框图，如图4所示，所述应用服务接入装置，应用于包括多个移动边缘计算MEC服务器组的应用服务接入系统中，所述MEC服务器组包括多个MEC服务器，所述应用服务通过MEC服务器接入所述应用服务接入系统中，所述装置包括：
信息获取模块41，用于获取应用服务的会话所需的处理资源、MEC服务器的服务器延迟信息和MEC服务器组的服务器组延迟信息；
会话延迟向量计算模块42，用于根据所述会话所需的处理资源和应用服务延迟模型计算应用服务的会话延迟向量；
服务器延迟向量计算模块43，用于根据所述服务器延迟信息和服务器延迟模型计算MEC服务器的服务器延迟向量；
服务器组延迟向量计算模块44，用于根据所述服务器组延迟信息和服务器组延迟模型计算MEC服务器组的服务器组延迟向量；
目标函数构建模块45，用于目标函数根据所述会话延迟向量、所述服务器延迟向量和所述服务器组延迟向量构建目标函数；
接入服务器确定模块46，用于根据所述目标函数、优化目标和约束条件，确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
图5示出根据本公开一实施例的应用服务接入装置的框图，如图5所示，与上述实施例的不同之处在于，在一种可能的实现方式中，所述会话延迟向量计算模块42，包括
利用式1计算会话延迟向量dijm，
其中，dijm为移动边缘计算子网m中在第jm服务器内游戏会话i渲染和编码的处理延迟；为第一回归参数，σi为第二回归参数，ωi为第三回归参数；i为游戏会话；ci为游戏会话i所需的处理资源。
在一种可能的实现方式中，所述服务器延迟向量计算模块43，包括：
利用式2计算服务器延迟向量di,mjm,p，
其中，di,mjm,p为移动边缘计算子网m中第p条路径中连接核心交换机m到服务器jm游戏会话i的网络延迟；RTTi,m,p为第p条路径中SDN控制器与交换机m游戏会话i的往返时延；RTTi,jm,p为第p条路径中SDN控制器与服务器jm游戏会话i的往返时延；Tjm,s和Tjm,a分别代表服务器jm消息的发出时刻和到达时刻。
在一种可能的实现方式中，所述服务器组延迟向量计算模块44，包括：
利用式3计算服务器组延迟向量di,mn,P，
其中，di,mn,P为移动边缘计算子网之间第P条路径中连接核心交换机m到核心交换机n游戏会话i的网络延迟，RTTi,m,P为第P条路径中SDN控制器与交换机m游戏会话i的往返时延；RTTi,n,P为第P条路径中SDN控制器与交换机n游戏会话i的往返时延；Ta和Ts分别为控制器与交换机m、n所构回路的控制信号到达与发送时间。
在一种可能的实现方式中，所述目标函数构建模块45，包括：
利用式4计算目标函数Ototal，
其中，Nm为整个系统中移动边缘计算子网m的数量；
Nsm为移动边缘计算子网m中服务器s的数量；
Ngm为移动边缘计算子网m中游戏会话i的数量；
Npm为移动边缘计算子网m中交换机和服务器之间的p路径数；
NP,mn为移动边缘计算子网m和移动边缘计算子网n之间的P路径数；
αi为目标函数第一权重因子，βi为目标函数第二权重因子，γi依据1-αi-βi所得的第三权重因子；xi,mjm,p为第一决策变量，yi,mn,P为第二决策变量，zijm为第三决策变量。
在一种可能的实现方式中，所述接入服务器确定模块46，包括：
目标函数计算子模块461，用于根据优化目标和约束条件，求解所述目标函数，得到所述目标函数的最小化结果。
接入服务器确定子模块462，用于根据所述目标函数的最小化结果确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
为更好的说明本公开的方法，以下实施例1为本公开一示例性实施例。
实施例1：
首先，图3示出根据本公开一实施例的应用服务接入系统结构图，如图3所示，本实施例公开一种基于移动边缘计算(MEC)的云游戏接入系统，所述云游戏接入系统包括：
第一层为用户层，使用瘦客户机，如PC(personal computer，个人计算机)，笔记本电脑，平板电脑，智能手机，可穿戴设备(例如虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备、增强现实(Augmented Reality，AR)设备等)，运行各种大型和复杂的游戏。如图3所示，用户层主要包括用户控制器模块、屏幕显示模块以及视频解码器模块。
第二层为移动边缘计算(MEC)层，是将计算和存储资源带到移动网络的边缘，使得游戏玩家能够在满足严格延迟要求的情况下快速可靠地访问云端服务。如图3所示，MEC层主要包括控制接收器模块、游戏逻辑模块、场景渲染模块、视频编码器模块以及视频流模块。
第三层为交换网络层，采用软件定义网络(SDN)技术，将数据层与控制层分开，两者都使用开放的统一接口(如OpenFlow等)建立链接。基于软件定义网络(SDN)交换网络层可以有效降低设备负载，优化系统网络延迟，降低整体运营成本，减少配置错误，方便快速部署。图6示出根据本公开一实施例的应用服务接入系统中交换网络层的时延优化示意图。
第四层为云服务中心层，针对移动边缘计算(MEC)层和用户层，通过基于软件定义网络(SDN)交换网络层进行全局SDN控制器的优化调配。
基于图3所示的系统，首先使用基于OpenFlow协议软件定义网络(SDN)控制器动态监控每条链路上的延迟和可用带宽；针对游戏会话计算延迟模型，针对游戏会话的延迟模型使用sigmoid函数。另外，针对游戏会话网络延迟模型，为计算出相应链路的网络延迟，通过控制器向两个彼此直接连接的交换机或服务器中各发送一条消息，并测量与每个交换机或服务器有关的RTT。
其次，通过游戏服务器性能分析模块监控计算资源并分析游戏服务器的性能；通过采用线性规划(Linear Programming，LP)联合优化网络资源和服务器资源利用率，目标是将游戏会话最优地分配到相应的服务器中，并为各游戏会话数据流选取最优的通信路径；以便在保证QoS要求的同时，根据链路的当前状态找到最优路径。
再次，基于所请求游戏的类型、与链接状态有关的网络信息以及当前的服务器负载这三方面，定义一个目标函数Ototal，并最小化Ototal，而后最终确定游戏会话所选路径及其服务器。目标函数包括游戏处理延迟的加权平均值，单个移动边缘计算(MEC)中心之间的网络延迟和移动边缘计算(MEC)之间的网络延迟。目标函数可以参见上述实施例中的式4。然后，对目标函数进行满足约束条件的最小化，最小化的公式参见下式。
minimize Ototal＝f(o)
subject to g(o)≤0
其中，Ototal为整个模型的优化目标，o为模型的解，f(o)为整个模型的优化多项式，g(o)为模型需要满足的约束条件。
最终，将游戏会话最优地分配到相应的服务器中，并为各游戏会话数据流选取最优的通信路径；以便在保证QoS要求的同时，根据链路的当前状态找到最优路径。
图7是根据一示例性实施例示出的一种用于应用服务接入的装置800的框图。例如，装置800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。
参照图7，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件806为装置800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器804，上述计算机程序指令可由装置800的处理器820执行以完成上述方法。
图8是根据一示例性实施例示出的一种用于应用服务接入的装置1900的框图。例如，装置1900可以被提供为一服务器。参照图8，装置1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。
装置1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行装置1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将装置1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。装置1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows ServerTM，MacOS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由装置1900的处理组件1922执行以完成上述方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (14)

1.一种应用服务接入方法，应用于包括多个移动边缘计算MEC服务器组的应用服务接入系统中，所述MEC服务器组包括多个MEC服务器，所述应用服务通过MEC服务器接入所述应用服务接入系统中，其特征在于，所述方法包括：
获取应用服务的会话所需的处理资源、MEC服务器的服务器延迟信息和MEC服务器组的服务器组延迟信息；
根据所述会话所需的处理资源和应用服务延迟模型计算应用服务的会话延迟向量；
根据所述服务器延迟信息和服务器延迟模型计算MEC服务器的服务器延迟向量；
根据所述服务器组延迟信息和服务器组延迟模型计算MEC服务器组的服务器组延迟向量；
根据所述会话延迟向量、所述服务器延迟向量和所述服务器组延迟向量构建目标函数；
根据所述目标函数、优化目标和约束条件，确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述会话所需的处理资源和应用服务延迟模型计算所述应用服务的会话延迟向量，包括
利用式1计算会话延迟向量dijm，
其中，dijm为移动边缘计算子网m中在第jm服务器内游戏会话i渲染和编码的处理延迟；为第一回归参数，σi为第二回归参数，ωi为第三回归参数；i为游戏会话；ci为游戏会话i所需的处理资源。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述服务器延迟信息和服务器延迟模型计算所述MEC服务器的服务器延迟向量，包括：
利用式2计算服务器延迟向量di,mjm,p，
其中，di,mjm,p为移动边缘计算子网m中第p条路径中连接核心交换机m到服务器jm游戏会话i的网络延迟；RTTi,m,p为第p条路径中SDN控制器与交换机m游戏会话i的往返时延；RTTi,jm,p为第p条路径中SDN控制器与服务器jm游戏会话i的往返时延；Tjm,s和Tjm,a分别代表服务器jm消息的发出时刻和到达时刻。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述服务器组延迟信息和服务器组延迟模型计算所述MEC服务器组的服务器组延迟向量，包括：
利用式3计算服务器组延迟向量di,mn,P，
其中，di,mn,P为移动边缘计算子网之间第P条路径中连接核心交换机m到核心交换机n游戏会话i的网络延迟，RTTi,m,P为第P条路径中SDN控制器与交换机m游戏会话i的往返时延；RTTi,n,P为第P条路径中SDN控制器与交换机n游戏会话i的往返时延；Ta和Ts分别为控制器与交换机m、n所构回路的控制信号到达与发送时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述会话延迟向量、所述服务器延迟向量和所述服务器组延迟向量构建目标函数，包括：
利用式4计算目标函数Ototal，
其中，Nm为整个系统中移动边缘计算子网m的数量；
Nsm为移动边缘计算子网m中服务器s的数量；
Ngm为移动边缘计算子网m中游戏会话i的数量；
Npm为移动边缘计算子网m中交换机和服务器之间的p路径数；
NP,mn为移动边缘计算子网m和移动边缘计算子网n之间的P路径数；
αi为目标函数第一权重因子，βi为目标函数第二权重因子，γi依据1-αi-βi所得的第三权重因子；xi,mjm,p为第一决策变量，yi,mn,P为第二决策变量，zijm为第三决策变量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标函数、优化目标和约束条件，确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径，包括：
根据优化目标和约束条件，求解所述目标函数，得到所述目标函数的最小化结果；
根据所述目标函数的最小化结果确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
7.一种应用服务接入装置，应用于包括多个移动边缘计算MEC服务器组的应用服务接入系统中，所述MEC服务器组包括多个MEC服务器，所述应用服务通过MEC服务器接入所述应用服务接入系统中，其特征在于，所述装置包括：
信息获取模块，用于获取应用服务的会话所需的处理资源、MEC服务器的服务器延迟信息和MEC服务器组的服务器组延迟信息；
会话延迟向量计算模块，用于根据所述会话所需的处理资源和应用服务延迟模型计算应用服务的会话延迟向量；
服务器延迟向量计算模块，用于根据所述服务器延迟信息和服务器延迟模型计算MEC服务器的服务器延迟向量；
服务器组延迟向量计算模块，用于根据所述服务器组延迟信息和服务器组延迟模型计算MEC服务器组的服务器组延迟向量；
目标函数构建模块，用于目标函数根据所述会话延迟向量、所述服务器延迟向量和所述服务器组延迟向量构建目标函数；
接入服务器确定模块，用于根据所述目标函数、优化目标和约束条件，确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述会话延迟向量计算模块，包括
利用式1计算会话延迟向量dijm，
其中，dijm为移动边缘计算子网m中在第jm服务器内游戏会话i渲染和编码的处理延迟；为第一回归参数，σi为第二回归参数，ωi为第三回归参数；i为游戏会话；ci为游戏会话i所需的处理资源。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述服务器延迟向量计算模块，包括：
利用式2计算服务器延迟向量di,mjm,p，
其中，di,mjm,p为移动边缘计算子网m中第p条路径中连接核心交换机m到服务器jm游戏会话i的网络延迟；RTTi,m,p为第p条路径中SDN控制器与交换机m游戏会话i的往返时延；RTTi,jm,p为第p条路径中SDN控制器与服务器jm游戏会话i的往返时延；Tjm,s和Tjm,a分别代表服务器jm消息的发出时刻和到达时刻。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述服务器组延迟向量计算模块，包括：
利用式3计算服务器组延迟向量di,mn,P，
其中，di,mn,P为移动边缘计算子网之间第P条路径中连接核心交换机m到核心交换机n游戏会话i的网络延迟，RTTi,m,P为第P条路径中SDN控制器与交换机m游戏会话i的往返时延；RTTi,n,P为第P条路径中SDN控制器与交换机n游戏会话i的往返时延；Ta和Ts分别为控制器与交换机m、n所构回路的控制信号到达与发送时间。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述目标函数构建模块，包括：
利用式4计算目标函数Ototal，
其中，Nm为整个系统中移动边缘计算子网m的数量；
Nsm为移动边缘计算子网m中服务器s的数量；
Ngm为移动边缘计算子网m中游戏会话i的数量；
Npm为移动边缘计算子网m中交换机和服务器之间的p路径数；
NP,mn为移动边缘计算子网m和移动边缘计算子网n之间的P路径数；
αi为目标函数第一权重因子，βi为目标函数第二权重因子，γi依据1-αi-βi所得的第三权重因子；xi,mjm,p为第一决策变量，yi,mn,P为第二决策变量，zijm为第三决策变量。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述接入服务器确定模块，包括：
目标函数计算子模块，用于根据优化目标和约束条件，求解所述目标函数，得到所述目标函数的最小化结果；
接入服务器确定子模块，用于根据所述目标函数的最小化结果确定所述应用服务的接入MEC服务器和路径。
13.一种应用服务接入装置，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：执行权利要求1至6中任一项所述的方法。
14.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至6中任意一项所述的方法。
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