CN111770477A

CN111770477A - 一种mec网络的保护资源的部署方法及相关装置

Info

Publication number: CN111770477A
Application number: CN202010513600.3A
Authority: CN
Inventors: 揭水平; 汪彤; 沈纲祥; 符小东; 解勇; 曹益明; 蒋风文; 马宗仰
Original assignee: Zhongtian Communication Technology Co ltd; Jiangsu Zhongtian Technology Co Ltd; Zhongtian Broadband Technology Co Ltd
Current assignee: Zhongtian Communication Technology Co ltd; Jiangsu Zhongtian Technology Co Ltd; Zhongtian Broadband Technology Co Ltd
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2020-10-13
Anticipated expiration: 2040-06-08
Also published as: CN111770477B

Abstract

本申请公开了一种MEC网络的保护资源的部署方法，包括：管理系统确定待保护业务的业务类型；根据所述业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器；从所述待保护业务到所述保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；通过预设筛选规则对所述候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，对所述保护路径部署保护带宽。通过确定的业务执行对应的MEC保护资源部署操作，然后再部署出保护路径，对MEC网络实现全面的保护资源部署，提高了MEC网络的生存性。本申请还公开了一种MEC网络的保护资源的部署装置、服务器以及计算机可读存储介质，具有以上有益效果。

Description

一种MEC网络的保护资源的部署方法及相关装置

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别涉及一种MEC网络的保护资源的部署方法、部署装置、服务器以及计算机可读存储介质。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展，出现了第五代移动通信技术，对移动通信技术带来了巨大的提升。并且，在未来信息生态系统占据核心地位，5G移动网络需要具备多项严格的特性，包括：增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)，超大规模连接(MassiveMachine Type of Communication， mMTC)，超高可靠低时延通信(Ultra Reliable LowLatency Communication， uRLLC)。其中，对于满足低时延要求的一个有效技术就是移动边缘计算 (Mobile Edge Computing，MEC)。通过把云计算平台从核心网络内部拓展到边缘的移动接入网，从而使计算资源更接近于用户，移动边缘计算能够有效降低在传统网络中用户与数据中心进行长距离通信所需的时间，达到降低时延的目的。

现有技术中，为了提高移动边缘计算的性能的技术方案主要集中在数据缓存、内容卸载和节能优化等方面。但是，MEC主要用于承载5G网络中的 uRLLC业务，除了支持低时延外，网络中的可靠性也十分重要。而现有技术中没有对网络生存性进行优化，导致MEC网络生存性较低，网络的可靠性和抵抗风险能力较差。

因此，如何提高MEC网络生存性是本领域技术人员关注的重点问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种MEC网络的保护资源的部署方法、部署装置、服务器以及计算机可读存储介质，通过确定的业务执行对应的MEC保护资源部署操作，然后再部署出保护路径，对MEC网络实现全面的保护资源部署，提高了MEC网络的生存性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种MEC网络的保护资源的部署方法，包括：

管理系统确定待保护业务的业务类型；

根据所述业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器；

从所述待保护业务到所述保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；

通过预设筛选规则对所述候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，对所述保护路径部署保护带宽。

可选的，管理系统确定待保护业务的业务类型，包括：

所述管理系统从排列出的业务列表中确定出所述待保护业务；

确定待保护业务的业务类型；其中，所述业务类型包括分布式保护业务和集中式保护业务。

可选的，根据所述业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器，包括：

当所述业务类型为分布式保护业务时，根据所述待保护业务的时延数据从所有非本地服务器中筛选出候选保护服务器；

根据每个所述候选保护服务器的剩余容量对所有所述候选保护服务器进行筛选，得到所述保护服务器。

当所述业务类型为集中式保护业务时，根据最小负载分配的启发算法进行筛选处理，得到候选服务器；

判断所述候选服务器的剩余容量是否满足所述待保护业务的额外预留的 MEC保护资源；

若是，则将所述候选服务器作为所述保护服务器；

若否，则重新选择候选服务器。

可选的，还包括：

当多个不同用户的保护服务器中存在相同的保护服务器时，所述多个不同用户将所述相同的保护服务器中的MEC保护资源进行共享；

所述多个不同用户将所述相同的保护服务器对应的保护带宽进行共享。

本申请还提供一种MEC网络的保护资源的部署装置，包括：

业务类型确定模块，用于确定待保护业务的业务类型；

保护服务器部署模块，用于根据所述业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器；

保护路径规划模块，用于从所述待保护业务到所述保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；

保护带宽部署模块，用于通过预设筛选规则对所述候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，对所述保护路径部署保护带宽。

可选的，所述业务类型确定模块，包括：

保护业务确定单元，用于从排列出的业务列表中确定出所述待保护业务；

业务类型确定单元，用于确定待保护业务的业务类型；其中，所述业务类型包括分布式保护业务和集中式保护业务。

可选的，还包括：

保护操作执行模块，用于采用所述保护服务器和所述保护路径对所述待保护业务执行保护操作。

本申请还提供一种服务器，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述的部署方法的步骤。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的部署方法的步骤。

本申请所提供的一种MEC网络的保护资源的部署方法，包括：管理系统确定待保护业务的业务类型；根据所述业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器；从所述待保护业务到所述保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；通过预设筛选规则对所述候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，对所述保护路径部署保护带宽。

通过管理系统先确定待保护业务的业务类型，然后根据该业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器，实现保护服务器的部署操作，其次，从所述待保护业务到所述保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；通过预设筛选规则对所述候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，确定出保护路径，最后部署到保护带宽，实现保护服务器和保护路径的双重部署操作，对MEC网络全面的保护资源部署，提高了MEC网络的生存性。

本申请还提供一种MEC网络的保护资源的部署装置、服务器以及计算机可读存储介质，具有以上有益效果，在此不做赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种MEC网络的保护资源的部署方法的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的部署方法的第一示意图；

图3为本申请实施例所提供的部署方法的第二示意图；

图4为本申请实施例所提供的部署方法的第三示意图；

图5为本申请实施例所提供的部署方法的第四示意图；

图6为本申请实施例所提供的部署方法的第五示意图；

图7为本申请实施例所提供的部署方法的第六示意图；

图8为本申请实施例所提供的部署方法的第七示意图；

图9为本申请实施例提供的一种MEC网络的保护资源的部署装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种MEC网络的保护资源的部署方法、部署装置、服务器以及计算机可读存储介质，通过确定的业务执行对应的MEC保护资源部署操作，然后再部署出保护路径，对MEC网络实现全面的保护资源部署，提高了MEC网络的生存性。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

因此，本申请提供一种MEC网络的保护资源的部署方法，通过管理系统先确定待保护业务的业务类型，然后根据该业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器，实现保护服务器的部署操作，其次，从待保护业务到保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；通过预设筛选规则对候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，确定出保护路径，最后部署到保护带宽，实现保护服务器和保护路径的双重部署操作，对 MEC网络全面的保护资源部署，提高了MEC网络的生存性。

以下通过一个实施例，对本申请提供的一种MEC网络的保护资源的部署方法进行说明。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种MEC网络的保护资源的部署方法的结构示意图。

本实施例中，该方法可以包括：

S101，管理系统确定待保护业务的业务类型；

本步骤旨在该管理系统确定该待保护业务的业务类型。

其中，该管理系统是对MEC网络中各个节点及服务器进行管理操作，以便实现对业务和服务器进行管控，提高移动边缘计算网络的性能。

可选的，本步骤可以包括：

步骤1，管理系统从排列出的业务列表中确定出待保护业务；

步骤2，确定待保护业务的业务类型；其中，业务类型包括分布式保护业务和集中式保护业务。

可见，本可选方案主要是如何确定出待保护业务的业务类型进行说明。首先，从排列出的业务列表中确定出该待保护业务，然后，根据该待保护业务的属性信息确定该待保护业务的业务类型。具体的，该业务类型包括分布式保护业务和集中式保护业务。也就是说，本可选方案中首先需要对系统所有执行中运行中的业务进行收集，然后根据业务量的大小将业务按照降序排序，得到该业务列表，然后选取出第一个业务作为该待保护业务，最后确定该待保护业务的业务类型。

S102，根据业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器；

在S101的基础上，本步骤旨在根据业务类型确定该待保护业务对应的 MEC保护资源部署操作，然后执行该MEC保护资源部署操作得到保护服务器。也就是将实际的MEC保护资源部署在对应的服务器中得到保护服务器。

由于存在不同的业务类型，具体在执行过程中针对不同的业务类型需要设置保护服务器的数量和属性也各不相同，使得对应的选取保护服务器方式也不尽相同，同时部署MEC资源的方式也不相同。因此，在本步骤中需要根据业务类型确定出对应的MEC保护资源部署操作，然后执行该MEC保护资源部署操作得到被部署后的保护服务器。

进一步的，在业务实施中的业务类型包括分布式保护业务和集中式保护业务。分布式保护业务可以在多个服务器中部署保护资源，最后得到多个保护服务器。集中式保护业务只需要部署一个服务器，作为保护服务器。在具体实施过程中需要进行区别执行。

可选的，本步骤可以包括：

步骤1，当业务类型为分布式保护业务时，根据待保护业务的时延数据从所有非本地服务器中筛选出候选保护服务器；

步骤2，根据每个候选保护服务器的剩余容量对所有候选保护服务器进行筛选，得到保护服务器。

可见，本实施例中主要是对如何在分布式保护业务中部署出保护服务器进行说明。由于在分布式保护业务中可以部署多个保护服务器，那么需要筛选出多个符合要求的服务器。因此，本实施例中首先当业务类型为分布式保护业务时，根据待保护业务的时延数据从所有非本地服务器中筛选出候选保护服务器；然后根据每个候选保护服务器的剩余容量对所有候选保护服务器进行筛选，得到保护服务器，最后在该保护服务器中部署保护资源。

可选的，本步骤可以包括：

当业务类型为集中式保护业务时，根据最小负载分配的启发算法进行筛选处理，得到候选服务器；

判断候选服务器的剩余容量是否满足待保护业务的额外预留的MEC保护资源；

若是，则将候选服务器作为保护服务器；

若否，则重新选择候选服务器。

可见，本可选方案主要是对当业务为集中式保护业务时，直接根据最小附在分配的启发算法进行筛选处理，得到一个候选服务器，然后判断该候选服务器是否符合要求，也就是判断候选服务器的剩余容量是否满足待保护业务的额外预留的MEC保护资源，若是，则说明符合要求可以将该候选服务器作为保护服务器，如果不符合，则需要重新选择出一个候选服务器，再继续进行判断，直至选出一个符合要求的候选服务器作为保护服务器。

S103，从待保护业务到保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；

在S102的基础上，本步骤旨在从待保护业务到保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径。

在上一步骤选取出保护服务器的基础上，由于保护服务器需要通过特定的保护路径中的保护带宽才能在业务和保护服务器之间执行对应的保护操作。因此，本步骤就是规划出候选保护路径。

其中，规划出候选保护路劲就是在待保护业务和保护服务器之间选取出可以通路的数据传输路径，作为候选保护路径。可以想到的是，本步骤中可以选择出多个候选保护路径，进而得到一个候选保护路径列表。

S104，通过预设筛选规则对候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，对保护路径部署保护带宽。

在S103的基础上，本步骤旨在通过预设筛选规则对候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，对保护路径部署保护带宽

具体来说，本步骤中是根据每个候选保护路径上的剩余带宽容量进行判断，以便筛选该候选保护路径是否可以作为保护路径。

可选的，本实施还可以包括：

当多个不同用户的保护服务器中存在相同的保护服务器时，多个不同用户将相同的保护服务器中的MEC保护资源进行共享；

可见，也就是当不同的用户对应的保护服务器或不同的待保护业务对应的保护服务器出现重叠时，即保护服务器对应了多个用户或多个待保护业务时，该多个用户或多个待保护业务的MEC保护资源和保护带宽之间可以进行共享，使得更加高效地利用保护资源，提高性能的利用率，进一步提高保护效果。

可见，本可选方案主要是通过部署完成的保护服务器和保护带宽对待保护业务执行保护操作。

综上，本实施例通过管理系统先确定待保护业务的业务类型，然后根据该业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器，实现保护服务器的部署操作，其次，从待保护业务到保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；通过预设筛选规则对候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，确定出保护路径，最后部署到保护带宽，实现保护服务器和保护路径的双重部署操作，对MEC网络全面的保护资源部署，提高了MEC 网络的生存性。

以下通过一个具体的实施例，对本申请提供的一种MEC网络的保护资源的部署方法做进一步说明。

本实施例在具体应用环境下，首先考虑无线接入点和MEC服务器发生故障的情况，提出了面向MEC网络的共享备份资源保护(Share Backup Resource Protection，SBRP)策略。该策略允许工作服务器和工作路径“不交叠”的多项业务之间共享保护服务器中的MEC保护资源和保护路径上的保护带宽。同时，本实施例考虑了用户两种MEC业务保护类型，包括分布式保护和集中式保护。分布式保护业务指的是时延要求低、资源密集型的业务(例如电视直播业务)。这类业务的MEC保护资源可以切分成多份，被部署在多个不同的服务器上。集中式保护业务指的是低时延、进程协同困难的业务，比如在线游戏、在线同传等。这类业务的MEC保护资源不能被切分，需要部署在同一个MEC服务器上。

请参考图2，图2为本申请实施例所提供的部署方法的第一示意图。

如图1所示，假设用户A的业务类型为分布式保护，用户A的本地服务器为N0，第一无线接入点和第二无线接入点分别为N0和N3。选择用户A的本地服务器N0作为该用户业务的工作服务器，选择无线链路A-N0作为用户A访问 N0的工作路径。当N0发生故障时，用户无法通过第一无线接入点去访问工作服务器。为了恢复用户A的业务，选择N1，N2和N3作为保护服务器，选择路径A-N3-N2-N1，A-N3-N2，A-N3分别作为用户A访问保护服务器N1，N2和N3的保护路径。

假设用户B的业务类型为集中式保护，它的本地服务器为N1，第一无线接入点和第二无线接入点分别为N1和N2。选择用户B的本地服务器N1作为该用户业务的工作服务器，选择无线链路B-N1作为用户B访问N1的工作路径。当 N1发生故障时，为了恢复B的业务，由于该业务必须在同一个服务器上集中执行，所以只选择N2作为保护服务器，选择路径B-N2作为用户B访问保护服务器N2的保护路径。

接下来，本实施例通过一个例子来具体描述共享备份资源保护策略的备份资源分配方式，为了体现提出的共享备份保护资源策略在利用保护资源方面的高效性，将1+1专用备份资源保护策略与之相比较。在1+1专用备份资源保护中，本实施例选择满足业务时延要求的保护服务器为该业务提供专属的 MEC保护资源(如计算资源和存储资源等)；选择与工作路径不相交的保护路径提供专属的保护带宽。

请参考图3，图3为本申请实施例所提供的部署方法的第二示意图。

请参考图4，图4为本申请实施例所提供的部署方法的第三示意图。

如图2和图3所示，假设N0，N1，N3，N4和N5为MEC节点(包括无线接入点和MEC服务器)。A和B是用户节点，分别需要10units和5units的MEC资源和4Mb/s和9Mb/s的带宽资源。用户节点A的第一无线接入点为N3，第二无线接入点为N4，通过工作路径A-N3访问N3。用户节点B的第一无线接入点为N2，第二无线接入点N3，通过工作路径B-N2访问N2。当第一无线接入点或工作服务器发生故障时，用户节点A和B可以通过第二无线接入点去访问其它 MEC节点上的MEC资源进行业务恢复。例如，一旦N3发生故障，用户A的业务请求将会中断。为了恢复受影响的业务，用户A选取了N5作为保护节点，通过路径A-N4-N5传输数据进行业务恢复。同样地，当N2发生故障时，用户B 也选择了N5作为保护节点，通过路径B-N3-N4-N5传输数据进行业务恢复。

当网络采用1+1专用备份资源保护策略时，为实现100％的故障恢复，网络为所有用户预留专属的MEC保护资源和保护带宽。因此，如图3所示，为保护用户A和B的业务，需要在N5上预留了15units的MEC保护资源和在链路N4-N5 上预留13Mb/s的保护带宽。虽然1+1专用备份资源保护技术能确保100％的单故障恢复，但是在实际网络环境中，多个网络设备同时发生故障的概率非常低，该技术为所有用户预留专用保护资源的方式，在一定程度上造成网络资源的浪费。

在共享备份资源保护策略中，为实现100％的故障恢复，如果多个工作服务器不同的用户选择同一个MEC服务器作为它们的保护服务器，可在该保护服务器上可以实现保护资源共享。由于用户A和用户B的工作服务器不相同，两个用户可以在相同的保护服务器上共享MEC保护资源。因此，用户A和B在节点N5的保护服务器上可以共享MEC保护资源，所需预留的MEC保护资源为 10units，节约了33％的MEC资源。SBRP策略也允许工作路径不相交的用户，在保护路径上共享保护带宽。因为用户A和用户B的工作路径A-N3和B-N2不相交，所以可以在保护路径A-N4-N5和B-N3-N4-N5的共同链路N4-N5上共享保护带宽，链路N5-N4只需要预留9Mb/s的保护带宽，节约了30％的带宽资源。

由此可以看出，共享备份保护资源分配策略能够更加高效地利用保护资源。在分配MEC保护资源时，希望各MEC服务器为其它业务提供的备份资源不会对其自身的业务造成影响。对于实际负载较大的服务器，如果仍然需要为其它的业务提供备份而消耗资源，那么当其本地业务的MEC资源需求量增加时，就无法提供足够的资源满足该部分需求，从而导致业务的阻塞。因此，需要考虑均衡MEC服务器间的负载。同时，还应该避免因访问远程服务器而消耗太多的额外带宽。如果访问的保护服务器越远，那么所经过的链路就会越多，从而消耗的保护带宽也就越多。因此，还需要考虑使网络保护带宽最小化。此外，对于某些时延敏感型业务，比如在线游戏、无人机控制、无人车控制等，还需要考虑到此类业务对MEC服务的时延要求。距离用户较远的服务器由于达不到时延要求，即使它具有非常丰富的空闲MEC资源，也不能作为保护服务器对用户实现MEC服务恢复。

综上，可以看出面向MEC网络的共享备份资源保护策略在实际实施过程中会遇到以下两个重要问题：(1)为用户的业务选择保护服务器和分配专属 MEC保护资源时，需要考虑各个MEC服务器之间负载均衡；(2)为业务访问保护服务器选择保护路径时，需要考虑所需的网络保护带宽以及产生的网络时延。为此，本实施例将针对这两个重要问题展开研究，接下来首先对问题进行定义。

进一步的，下面将对面向MEC网络的SBRP策略的优化问题进行定义与描述，包括问题输入信息，优化目标和约束。给定的输入如下：已知物理MEC 网络拓扑，该拓扑中包含MEC节点(包括无线接入点和MEC服务器)、用户以及物理链路。每个MEC节点提供一定数量MEC资源和网络带宽资源，每个物理链路提供一定数量的网络带宽资源。用户请求包括MEC资源请求和带宽请求。

优化目标为：最小化MEC服务器的最大负载和网络保护带宽。其中，最大负载为网络中任意一个MEC服务器上MEC工作资源与MEC保护资源之和的最大值，网络保护带宽为所有网络链路和无线接入点上的保护带宽之和。

请参考图5，图5为本申请实施例所提供的部署方法的第四示意图。

本实施例中的优化方法应该满足以下约束条件：

(1)MEC服务恢复约束：每个受影响的MEC服务应通过其它服务器上的 MEC保护资源完全恢复。

(2)MEC服务器容量约束：每个MEC服务器上的MEC工作和保护资源的总和不应超过其MEC资源总量。

(3)网络链路带宽约束：网络链路上用于MEC节点故障恢复的保护带宽不应超过其最大链路容量。

(4)无线接入点带宽约束：无线接入点的工作带宽与保护带宽之和不应超过其最大传输容量。

(5)时延约束：用户的每个保护服务器的服务时延不能超过该用户对业务的时延要求。

由于备份资源分配问题是一个NP-hard问题，在大型网络中，上述ILP模型很难在有效时间内寻找到最优解。因此，本实施例基于分布式保护业务和集中式保护业务分分别设计了一种高效的启发式算法，分别为基于木桶效应分配的启发式算法和基于最小负载分配的启发式算法。如图5所示。

在进行资源备份前，首先根据业务量的大小对业务按照降序排列，并将排序后的业务放入列表R，对于R中的每个业务(记为r)，遍历其所有的非本地服务器，将满足该业务时延要求的服务器放入候选保护服务列表P_r中。然后根据负载量从小到大的顺序对列表进行排序。接下来就是根据业务类型的不同选择不同的备份资源分配方式。

其中，基于分布式保护业务的启发式算法针对分布式保护业务，为了实现MEC服务器之间的负载均衡，本实施例提出了基于木桶效应分配 (BE-SBRP)的启发式算法，即令实际负载较高的MEC服务器预留较少的MEC 保护资源，令实际负载较低的MEC服务器预留较多的MEC保护资源。下面本实施例将对照图5中解释该业务下备份资源分配的具体步骤。

规划MEC保护资源：其具体思路如下：针对业务r，选取候选保护服务器列表C_r中负载最大的服务器，并将该最大负载量作为阈值。然后依次从列表 C_r中选取服务器m，计算阈值与该服务器上的负载之差，根据该负载差是否能够满足业务需要被保护的资源，规划该服务器m需要为业务r分配的MEC保护资源。

请参考图6，图6为本申请实施例所提供的部署方法的第五示意图。

请参考图7，图7为本申请实施例所提供的部署方法的第六示意图。

请参考图8，图8为本申请实施例所提供的部署方法的第七示意图。

共享MEC保护资源：本实施例通过图6来解释共享MEC保护资源的算法思想。如图6所示，N0，N1，N2，N3和N4表示MEC节点(包含无线接入点和MEC服务器)，假设现在需要对业务1和业务2进行保护，它们分别需要15 和11units的MEC资源。首先对MEC资源需求量最大的业务1进行保护资源部署，如果业务1在满足时延要求的情况下，选择了N0，N3，N4作为候选保护节点。为了实现服务器负载均衡，本实施例以节点N2中的负载量12作为阈值。首先先令负载量最少的N0为业务1预留10units的MEC保护资源；然后，再令N3为业务1预留5units的MEC保护资源。基于此，已经完成对业务1的MEC保护资源部署。

接下来对业务2进行保护资源部署，在满足时延要求的情况下，业务2选择了N1，N3，N4作为候选保护节点。

本实施例考虑了两种情形，具体展示如下：

情形一：假设业务2与业务1具有相同的工作服务器。如图7所示，同样地，本实施例以MEC节点中的最大负载量12作为阈值，首先令实际负载最少的N1 预留6units的MEC保护资源；然后，在N3上进行MEC保护资源部署，本实施例需要判断已经在N3上部署保护的业务是否与业务2具有相同的工作服务器，在该情形下，由于业务2与业务1具有相同的工作服务器，所以它们不能共享 N3上的MEC保护资源，因此N3需要为业务2额外预留4units的MEC保护资源；最后，本实施例在N4上部署1unit的MEC保护资源。

情形二：假设业务2与业务1具有不同的工作服务器。如图8所示，与情形一类似，首先令N1预留6units的MEC保护资源；然后判断已经在N3上部署保护的业务是否与业务2具有相同的工作服务器，由于在该情形下，业务2与业务1具有不同的工作服务器，所以它们可以共享N3上的MEC保护资源。因为 N3上的MEC保护资源足以满足业务2需要被保护的剩余MEC资源，所以N3不需要为业务额外预留MEC保护资源。

部署MEC保护资源：首先，判断服务器m上的剩余资源能否满足该服务器需要为业务提供的MEC保护资源。如果不满足，则服务器m将剩余的容量全部用来为业务提供保护，然后更新业务需要被保护的MEC资源和服务器m 剩余的MEC资源。

当成功部署所有用户业务的MEC保护资源后，每个用户都有对应的保护服务器列表C_r^*。对于每个业务r，从保护服务器列表中取出服务器m，为了访问该保护服务器，本实施例利用K-Shortest算法找到业务r与服务器m之间的 k条满足时延要求的路径放入候选保护路径列表E_m^r。然后再从E_m^r中选择一条满足保护带宽分配的最短路径作为该业务访问保护服务器的保护路径。

规划保护带宽：从候选保护路径列表中选取第一条路径e，根据服务器m 为业务r实际分配的MEC保护资源，规划路径e需要为业务分配的保护带宽。

部署保护带宽：其具体过程如下：遍历路径e上的链路，判断该链路上的剩余带宽是否满足需要为业r规划的保护带宽。如果不满足，则该路径不能作为业务r和保护服务器m之间的保护路径，释放在路径e的其它链路上占用的保护带宽，并将它从候选保护路径列表中删除，返回第3步；如果路径e上的所有链路都满足保护带宽分配，则选择该路径e作为业务r和保护服务器m之间的保护路径。

另外的，基于集中式保护业务的启发式算法在该业务类型下，每个业务只能选择一个保护服务器。为了实现MEC服务器之间的负载均衡，本实施例提出了基于最小负载分配(ML-SBRP)的启发式算法。与基于分布式保护业务的启发式算法的不同之处在于，针对每个业务r，从排序过的列表中取出第一个服务器m，遍历在该服务器上被保护的业务列表，统计业务r可以在服务器m上共享的MEC保护资源；然后计算服务器m需要为业务r额外预留的MEC保护资源；最后，判断服务器m的剩余容量能否满足需要为业务r额外预留的 MEC保护资源，如果满足，则该服务器就是业务r的保护服务器；如果不满足，则尝试选择下一个服务器，为业务r分配MEC保护资源。

该启发式算法在规划保护带宽，共享保护带宽和部署保护带宽方面与基于分布式保护业务的算法相同，在这里就不再赘述。

此外，为了体现本实施例所提出的启发式算法的高效性，本实施例为上述两种启发式算法分别提出了对应的比较算法。针对基于木桶效应分配的启发式算法，本实施例提出的比较算法为基于平均分配的启发式算法，即不考虑MEC服务器的实际负载，将用户的保护MEC资源需求量平均分配给保护 MEC服务器。针对基于最小负载分配的启发式算法，本实施例提出的比较算法为基于最短路径分配的启发式算法，即针对每个业务r，根据距离由近到远的顺序对候选保护服务器进行排序，然后从排序过的列表中选择第一个能够为业务r成功部署保护的服务器作为该业务的保护服务器。

基于两种测试网络，本实施例对共享备份资源保护策略进行了性能仿真，两个测试网络包括(1)14个MEC节点、36个用户节点、21条网络链路和71 条无线链路的NSFNET网络；(2)50个MEC节点、146个用户节点、388条网络链路和621条无线链路的Large网络。Large网络是随机产生的，为了避免混乱，本实施例在Large网络拓扑中只给出了节点信息和几条链路信息。

对于仿真，本实施例做了如下一些假设：

(1)网络中每条链路的最大传输容量为100Gb/s；

(2)网络中每个无线接入点的最大传输容量为50Gb/s；

(3)网络中每个MEC服务器的最大MEC资源为800units；

(4)网络中每个MEC节点最大交换时延为8ms；

(5)每个用户的MEC资源需求已知，且在[X-10，X+10]units范围内随机产生。其中，X是用户的平均MEC资源需求；

(6)每个用户的带宽资源需求在[1，3]Gb/s范围内随机产生；

(7)每个用户的MEC服务时延约束在[18，40]ms内随机分布。

在两种不同业务类型情形下，随着平均MEC资源需求量的增加，MEC服务器最大负载均逐渐增大。此外，比较不同业务类型的结果，本实施例发现，在分布式保护业务情形下，MEC服务器最大负载要低于在集中式保护业务情形下的MEC服务器最大负载。这是因为集中式保护业务只能选择一个保护服务器为该业务提供所有MEC保护资源，这便会造成该保护服务器上的负载过大。

比较ILP模型与启发式算法的结果，本实施例发现，所提出的BE-SBRP算法和ML-SBRP算法与对应的ILP模型的结果基本一致，且明显优于其它对应其它启发式算法的结果，这验证了基于木桶效应分配的共享备份资源保护和基于最小负载分配的共享备份资源保护在各自应用场景下对MEC服务器负载均衡的高效性。

在NSFNET网络中，分布式保护业务情形下的网络保护总带宽要比集中式保护业务情形下的网络保护总带宽高达21％以上。在Large网络中，在这两种业务情形下的网络保护总带宽相差24％。这是因为，集中式保护业务只能选择一个保护服务器，且通常选择与该保护服务器之间的最短路径作为保护路径，保护路径经过的链路少，从而降低了网络中的保护总带宽。

同时，通过对比ILP模型和启发式算法的结果，本实施例发现，所提出的 BE-SBRP算法和ML-SBRP与相应的ILP模型具有十分相近的性能，这证明了基于木桶效应分配的共享备份资源保护和基于最小负载分配的共享备份资源保护在各自应用场景下对网络保护总带宽最小化的高效性

本实施例基于Large网络比较了1+1备份资源保护和共享备份资源保护的性能。结果图中的图例解释如下：“1+1”和“SBRP”分别对应于1+1专用备份资源保护和共享备份资源保护；“Dis”和“Cen”分别对应于分布式保护业务和集中式保护业务。

进一步的，相比于1+1专用备份资源保护，共享备份资源保护在分布式保护业务情形下的MEC服务器最大负载可以降低37％以上，在集中式保护业务情形下的MEC服务器最大负载可以降低39％以上。这是由于共享备份资源保护策略允许多个工作服务器不相同的业务共享保护服务器上的MEC保护资源，从而可以有效降低MEC服务器上的最大负载，使得网络中各服务器上的负载更加均衡。

在两种不同的备份资源保护策略下网络保护总带宽，相比于1+1专用备份资源保护策略，共享备份资源保护在分布式保护业务情形下的网络保护总带宽可以降低39％以上，在集中式保护业务情形下的网络保护总带宽可以降低 47％以上。这是因为在共享备份资源保护策略下，多个工作服务器不相同的业务可以共享保护链路上的保护带宽，从而可以有效地提高保护带宽的利用率。

本实施例主要介绍移动边缘计算网络的生存性问题，针对MEC网络中的无线接入点和MEC服务器故障，本实施例提出了面向MEC网络的共享备份资源保护策略，允许MEC保护资源和保护带宽分别在多个工作服务器/工作路径不相同的业务之间实现共享。为了实现MEC服务器间的负载均衡和最小化所需的网络保护带宽，基于分布式保护业务和集中式保护业务，分别构建了ILP 模型，并提出了高效的启发式算法。通过比较1+1专用备份资源保护策略与共享备份资源保护策略的仿真结果，本实施例发现，共享备份资源保护能够有效地提高MEC保护资源和保护带宽的使用效率。同时，所提出基于木桶效应的启发式算法和基于最小负载分配的启发式算法能高效地实现接近于各自 ILP优化模型的性能，保持了两个启发式算法的高效性。

可见，本实施例通过管理系统先确定待保护业务的业务类型，然后根据该业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器，实现保护服务器的部署操作，其次，从待保护业务到保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；通过预设筛选规则对候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，确定出保护路径，最后部署到保护带宽，实现保护服务器和保护路径的双重部署操作，对MEC网络全面的保护资源部署，提高了MEC 网络的生存性。

下面对本申请实施例提供的一种MEC网络的保护资源的部署装置进行介绍，下文描述的一种MEC网络的保护资源的部署装置与上文描述的一种MEC 网络的保护资源的部署方法可相互对应参照。

请参考图9，图9为本申请实施例提供的一种MEC网络的保护资源的部署装置的结构示意图。

本实施例中，该装置可以包括：

业务类型确定模块100，用于确定待保护业务的业务类型；

保护服务器部署模块200，用于根据业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器；

保护路径规划模块300，用于从待保护业务到保护服务器之间进行保护路径规划处理，得到候选保护路径；

保护带宽部署模块400，用于通过预设筛选规则对候选保护路径执行筛选操作，得到保护路径，对保护路径部署保护带宽。

可选的，该业务类型确定模块100，可以包括：

保护业务确定单元，用于从排列出的业务列表中确定出待保护业务；

业务类型确定单元，用于确定待保护业务的业务类型；其中，业务类型包括分布式保护业务和集中式保护业务。

可选的，本装置还可以包括：

保护操作执行模块，用于采用保护服务器和保护路径对待保护业务执行保护操作。

本申请实施例还提供一种服务器，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如以上实施例所述的部署方法的步骤。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如以上实施例所述的部署方法的步骤。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的一种MEC网络的保护资源的部署方法、部署装置、服务器以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种MEC网络的保护资源的部署方法，其特征在于，包括：

管理系统确定待保护业务的业务类型；

2.根据权利要求1所述的部署方法，其特征在于，管理系统确定待保护业务的业务类型，包括：

3.根据权利要求1所述的部署方法，其特征在于，根据所述业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器，包括：

4.根据权利要求1所述的部署方法，其特征在于，根据所述业务类型执行对应的MEC保护资源部署操作，得到保护服务器，包括：

判断所述候选服务器的剩余容量是否满足所述待保护业务的额外预留的MEC保护资源；

若是，则将所述候选服务器作为所述保护服务器；

若否，则重新选择候选服务器。

5.根据权利要求1所述的部署方法，其特征在于，还包括：当多个不同用户的保护服务器中存在相同的保护服务器时，所述多个不同用户将所述相同的保护服务器中的MEC保护资源进行共享；

6.一种MEC网络的保护资源的部署装置，其特征在于，包括：

业务类型确定模块，用于确定待保护业务的业务类型；

7.根据权利要求1所述的部署装置，其特征在于，所述业务类型确定模块，包括：

8.根据权利要求1所述的部署装置，其特征在于，还包括：

9.一种服务器，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的部署方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的部署方法的步骤。