CN110493313A - 一种在基于移动边缘计算网络中调度服务用例的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在基于移动边缘计算(MEC)网络中调度服务用例的方法及系统，计算其到各个边缘云的传输时延，将传输时延最小的边缘云作为其调用服务用例的边缘云；针对在基于MEC网络中的每个边缘云，计算其设置的服务用例的处理等待时延，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整。这样，本发明实施例既考虑了用户到边缘云之间的调度时延长度，又考虑了边缘云本身处理时延，因此在为用户提供服务用例时减少服务时延。

Description

一种在基于移动边缘计算网络中调度服务用例的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术中的移动边缘计算技术，特别涉及一种在基于移动边缘计算(MEC，MobileEdgeComputing)网络中调度服务用例的方法及系统。

背景技术

随着第五代(5G)通信网络的提出，提出了MEC技术。MEC技术是基于5G通信演进网络的架构，并将移动接入网与互联网业务深度融合的一种技术。MEC一方面可以改善用户体验，节省带宽资源，另一方面通过将计算能力下沉到设置的移动边缘云中，提供第三方服务实例的集成，为移动边缘入口的服务创新提供了无限可能。移动网络和移动应用实例的无缝结合，将为应对各种应用提供了有力的武器。

在基于MEC的网络中，将其中的云计算和云存储拉近到网络边缘后，可以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、服务及应用的分发和下载，让消费者享有更高质量网络体验。移动边缘计算设备所应具备的一些特性包括网络功能虚拟化(NFV，NetworkFunctionVirtualization)、软件定义网络(SDN，SoftwareDefinedNetwork)、边缘计算存储、高带宽以及绿色节能等，它们源于数据中心技术，但在某些方面，如可靠性和通信带宽等需求又高于数据中心。

在基于MEC网络中设置有多个边缘云，每个边缘云是由多个主机构成的集群组成，每个主机采用虚拟化技术可以虚拟化为多个虚拟机。每个边缘云与对应的诸如蜂窝基站的接入点直接连接。将多个边缘云上设置相同的服务实例，用户通过所在小区的接入点接入到对应的边缘云上，接受对应的边缘云中的服务实例提供的应用，以满足大规模分布式用户的服务需求。在这种环境下，由于各个用户与不同的边缘云之间的距离不同，当用户情趣服务被调度到不同的服务实例执行时，服务时延不同。同时，由于各个边缘云的计算能力有限，如果将用户请求都调度到最近的边缘云接受服务实例，可能导致排队等待时间过长，造成了长的服务时延。

因此，如何在减少服务时延的情况下，在基于MEC网络中为用户调度服务用例成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于MEC网络中调度服务用例的方法，该方法能够在为用户提供服务用例时减少服务时延。

本发明实施例还提供一种基于MEC网络中调度服务用例的系统，该系统能够在为用户提供服务用例时减少服务时延。

本发明实施例是这样实现的：

一种在基于移动边缘计算MEC网络中调度服务用例的方法，包括：

针对在基于MEC网络中的每个用户，计算该每个用户到各个边缘云的传输时延，将传输时延最小的边缘云作为其调用服务用例的边缘云；

针对在基于MEC网络中的每个边缘云，计算其设置的服务用例的处理等待时延，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整。

在该方法之前，还包括：

在基于MEC网络中建立多个边缘云，对于每个边缘云，设置管辖的所有基站集合，且标识其中直接相连的基站。

所述计算该每个用户到各个边缘云的传输时延包括：有线传输时延和无线传输时延之和，其中，有线传输时延为采用迪杰斯特拉算法Dijkstra计算该每个用户接入基站到服务实例所在边缘云直接连接基站之间的传输时延，无线传输时延为该用户与接入基站之间的传输时延，采用公式计算得到：

其中W为该用户与接入基站之间的无线带宽，δ²为该用户的噪声功率，I为该用户的干扰功率，为该用户u_i的发射功率，代表用户u_i与接入基站之间的信道增益。

所述计算其设置的服务用例的处理等待时延为：

其中，μ为服务实例的处理速度值，为用户u_i的服务实例请求到达速度值，U(SI_j)为分配给SI_j的所有用户。

所述根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整包括：

a、遍历所有用户，针对当前被遍历用户，计算该用户的传输时延和处理等待时延之和；

b、计算该用户如果分配到其他服务实例所属的边缘云时，计算该用户的传输时延和处理等待时延之和；

c、当还有设置的其他分配策略时，使得计算得到的该用户的传输时延和处理等待时延更小，则更新该用户的调度，将用户的调度更新为该用户的传输时延和处理等待时延最小的调度；

d、确认是否有用户的调度发生了调整，如果否，则结束；如果是，则返回步骤a，进行下一轮的迭代。

一种在基于移动边缘计算MEC网络中调度服务用例的系统，包括：初始设置单元及调度调整单元，其中，

初始设置单元，用于针对在基于MEC网络中的每个用户，计算其到各个边缘云的传输时延，将传输时延最小的边缘云作为其调用服务用例的边缘云；

调度调整单元，用于针对在基于MEC网络中的每个边缘云，计算其设置的服务用例的处理等待时延，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整。

如上所见，本发明实施例对在基于MEC网络中的每个用户，计算其到各个边缘云的传输时延，将传输时延最小的边缘云作为其调用服务用例的边缘云；针对在基于MEC网络中的每个边缘云，计算其设置的服务用例的处理等待时延，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整。这样，本发明实施例既考虑了用户到边缘云之间的调度时延长度，又考虑了边缘云本身处理时延，因此在为用户提供服务用例时减少服务时延。

附图说明

图1为本发明实施例的基于MEC网络中调度服务用例的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的基于MEC网络中调度服务用例的系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例为了在基于MEC网络中为用户提供服务用例时减少服务时延，既考虑用户到边缘云之间的调度时延长度，又考虑边缘云本身处理时延，因此对在基于MEC网络中的每个用户，计算其到各个边缘云的传输时延，将传输时延最小的边缘云作为其调用服务用例的边缘云；针对在基于MEC网络中的每个边缘云，计算其设置的服务用例的处理等待时延，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整。

图1为本发明实施例基于MEC网络中调度服务用例的方法流程图，其具体步骤为：

步骤101、针对在基于MEC网络中的每个用户，计算其到各个边缘云的传输时延，将传输时延最小的边缘云作为其调用服务用例的边缘云；

步骤102、针对在基于MEC网络中的每个边缘云，计算其设置的服务用例的处理等待时延，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整。

在该方法的步骤101之前，包括：在基于MEC网络中建立多个边缘云，对于每个边缘云，设置其管辖的所有基站集合，且标识其中直接相连的基站；采用迪杰斯特拉算法(Dijkstra)计算该所有基站中任意基站间的最低传输时延。

在该方法中，所述该每个用户到各个边缘云的传输时延，传输时延为有线传输时延和无线传输时延之和，其中有线传输时延为该用户接入基站到服务实例所在边缘云直接连接基站之间的传输时延，无线传输时延为该用户与接入基站之间的传输时延，采用公式计算得到：

其中W为该用户与接入基站之间的无线带宽，δ²为该用户的噪声功率，I为该用户的干扰功率，为该用户u_i的发射功率，代表用户u_i与接入基站之间的信道增益。

其中，所述有线传输时延为采用Dijkstra计算得到的该用户接入基站到服务实例所在边缘云直接连接基站之间的传输时延。

在该方法中，步骤102中所述计算其设置的服务用例的处理等待时延为：

其中，μ为服务实例的处理速度值，为用户ui的服务实例请求到达速度值，U(SI_j)为分配给SI_j的所有用户。

在该方法中，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整为：

遍历所有用户，针对当前被遍历用户，设置调整分配策略，包括：

该用户请求当前分配情况，计算该用户的传输时延和处理等待时延之和；

计算该用户如果分配到其他服务实例所属的边缘云时，计算该用户的传输时延和处理等待时延之和；

当还有其他分配策略时，使得计算得到的该用户的传输时延和处理等待时延更小，则更新该用户的调度，将用户的调度更新为该用户的传输时延和处理等待时延最小的调度。

在该方法中，对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整过程还包括：

确认是否有用户的调度发生了调整，如果否，则证明已经达到稳定，当前的调度策略为最优调度策略；如果是，则证明还没有达到稳定，返回到步骤102，进行下一轮的迭代。

图2为本发明实施例基于MEC网络中调度服务用例的系统结构示意图，包括：初始设置单元及调度调整单元，其中，

初始设置单元，用于针对在基于MEC网络中的每个用户，计算其到各个边缘云的传输时延，将传输时延最小的边缘云作为其调用服务用例的边缘云；

调度调整单元，用于针对在基于MEC网络中的每个边缘云，计算其设置的服务用例的处理等待时延，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整。

举一个具体例子说明本发明实施例

第一个部分用户请求调度策略初始化

首先，建立多个边缘云G＝{V，E}，其中V＝{bs₁，bs₂，.......bs_n}，为边缘云中所有基站的集合，E为边的集合，如果bs_i，bs_j直接相连，则将边e(bs_i，bs_j)添加到E中，d(e(bs_i，bs_j))为边的平均传输时延；

然后，遍历基于MEC网络中的所有用户，基于如下步骤，为当前遍历用户分配服务用户，包括：

a.1，计算该用户到每个服务实例的传输时延，传输时延为有线传输时延和无线传输时延之和，其中有线传输时延为用户接入基站到服务实例所在边缘云的直连基站的传输时延，无线传输时延为该用户与接入基站之间的传输时延，采用公式为：

其中W为该用户与接入基站之间的无线带宽，δ²为该用户的噪声功率，I为该用户的干扰功率，为该用户u_i的发射功率，代表用户u_i与接入基站之间的信道增益。

a.2、对所有服务实例，根据传输时延由低到高排序；

a.3、选择传输时延最低的服务实例，作为该用户的初始调度目标服务实例。

第二部分基于博弈论的用户请求调度策略优化

首先，遍历所有服务实例，针对当前遍历的服务实例SI_j，基于如下公式计算处理等待时延：

其中，μ为服务实例的处理速度值，为用户u_i的服务实例请求到达速度值，U(SI_j)为分配给SI_j的所有用户。

然后，遍历所有用户，针对当前被遍历用户，基于以下步骤调整分配策略：

a)用户请求当前分配情况，计算传输时延和处理等待时延之和；

b)计算该用户如果分析到其他服务实例，所需传输时延和处理等待时延之和；

c)如果存在其他策略，使得计算的传输时延和处理等待时延之和比当前策略总时延更小，则更新该用户的调度策略，将调度策略换成延迟更小的调度。

最后，判断是否有用户的调度策略做出改变

c.1，如果没有任何用户的请求调度策略发生了改变，证明已经达到稳定，当前调度策略为最优调度策略；

c.2，如果至少有一个用户的请求调度策略发生了改变，证明还没有达到稳定，返回到第二个部分，进行下一轮迭代。

可以看出，本发明实施例从应用服务提供商和用户的角度进行同时考虑，提出在就要MEC网络中，基于最小化服务访问时延的目标，规划出最优服务调度用户，接受服务用例的方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种在基于移动边缘计算MEC网络中调度服务用例的方法，其特征在于，包括：

针对在基于MEC网络中的每个用户，计算该每个用户到各个边缘云的传输时延，将传输时延最小的边缘云作为其调用服务用例的边缘云；

针对在基于MEC网络中的每个边缘云，计算其设置的服务用例的处理等待时延，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该方法之前，还包括：

在基于MEC网络中建立多个边缘云，对于每个边缘云，设置管辖的所有基站集合，且标识其中直接相连的基站。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算该每个用户到各个边缘云的传输时延包括：有线传输时延和无线传输时延之和，其中，有线传输时延为采用迪杰斯特拉算法Dijkstra计算该每个用户接入基站到服务实例所在边缘云直接连接基站之间的传输时延，无线传输时延为该用户与接入基站之间的传输时延，采用公式计算得到：

其中W为该用户与接入基站之间的无线带宽，δ²为该用户的噪声功率，I为该用户的干扰功率，为该用户u_i的发射功率，代表用户u_i与接入基站之间的信道增益。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算其设置的服务用例的处理等待时延为：

其中，μ为服务实例的处理速度值，为用户u_i的服务实例请求到达速度值，U(SI_j)为分配给SI_j的所有用户。

5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整包括：

a、遍历所有用户，针对当前被遍历用户，计算该用户的传输时延和处理等待时延之和；

b、计算该用户如果分配到其他服务实例所属的边缘云时，计算该用户的传输时延和处理等待时延之和；

c、当还有设置的其他分配策略时，使得计算得到的该用户的传输时延和处理等待时延更小，则更新该用户的调度，将用户的调度更新为该用户的传输时延和处理等待时延最小的调度；

d、确认是否有用户的调度发生了调整，如果否，则结束；如果是，则返回步骤a，进行下一轮的迭代。

6.一种在基于移动边缘计算MEC网络中调度服务用例的系统，其特征在于，包括：初始设置单元及调度调整单元，其中，

初始设置单元，用于针对在基于MEC网络中的每个用户，计算其到各个边缘云的传输时延，将传输时延最小的边缘云作为其调用服务用例的边缘云；

调度调整单元，用于针对在基于MEC网络中的每个边缘云，计算其设置的服务用例的处理等待时延，根据所计算的处理等待时延对调度所设置的服务用例的用户的调度进行调整。