CN115315931B - 用于基于边缘计算的蜂窝网络系统的动态服务发现和卸载框架 - Google Patents

用于基于边缘计算的蜂窝网络系统的动态服务发现和卸载框架 Download PDF

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Abstract

一种用户装备(UE)或其他设备执行蜂窝网络系统中的边缘计算资源的服务发现以及将UE应用程序任务动态卸载到所发现的边缘计算资源。作为发现过程的一部分，该设备(例如，该UE)可以请求边缘服务器站点能力信息。当执行动态卸载时，该UE可以获得(收集和/或接收)关于信道条件、蜂窝网络参数或应用需求的信息，并且动态地确定在该UE上执行的该应用程序的任务是应卸载到边缘服务器还是在该UE上本地执行。在卸载执行或本地执行之间做决定时，该UE可以使用考虑到诸如应用程序延迟、能量消耗和卸载成本的相对差异等因素的效用函数。

Description

用于基于边缘计算的蜂窝网络系统的动态服务发现和卸载 框架
技术领域
本申请涉及无线设备，并且更具体地涉及一种用于改进蜂窝网络系统中发现/卸载到边缘计算资源的系统和方法。
相关技术描述
无线通信系统的使用已快速增长。在最近几年中，无线设备诸如智能电话和平板电脑已变得越来越复杂精密。移动设备(即，用户装备设备或UE)支持电话呼叫，以及提供对互联网、电子邮件、文本消息和使用全球定位系统(GPS)的导航的访问，并且能够操作利用这些功能的复杂应用程序。另外，存在许多不同的无线通信技术和无线通信标准。无线通信标准的一些示例包括GSM、UMTS(例如，与WCDMA或TD-SCDMA空中接口相关联)、LTE、高级LTE(LTE-A)、NR、HSPA、3GPP2CDMA2000(例如，1xRTT、1xEV-DO、HRPD、eHRPD)、IEEE 802.11(WLAN或Wi-Fi)、BLUETOOTHTM等。
尽管移动用户装备(UE)的技术快速发展，但是智能电话或平板电脑上的计算需求高的应用程序仍然受到有限的电池容量、热限制以及设备尺寸和成本考虑的限制。为了克服此问题，可以将计算上复杂的处理卸载到中央服务器，即云。例如，移动云计算(MCC)是指为移动用户提供云计算资源的服务器。然而，MCC的使用带来了显著的通信延迟。这种延迟是不方便的，并且使计算卸载不适合于实时应用程序。
为了解决此问题，云服务已在物理上被移到更接近用户，即，移向网络的“边缘”。多接入边缘计算(MEC)(也称为“移动边缘计算”或简称为“边缘计算”)的概念是指云计算的演进，其将来自集中式数据中心的应用程序托管向下带到“网络边缘”，即物理上更接近消费者和由应用程序产生的数据。边缘计算被认为是用于满足诸如5G网络的现代蜂窝网络的性能需求的关键组成部分之一，尤其是在减少延迟时间和提高带宽效率方面。
然而，期望在该领域进行改进。
发明内容
本文提出了用于诸如UE、基站或服务器的设备执行蜂窝网络系统中的边缘计算资源的服务发现的装置、系统和方法的实施方案。还提出了可以执行将UE应用程序任务动态卸载到所发现的边缘计算资源的设备的实施方案。
根据本文所述的技术，诸如用户装备(UE)的无线设备包括至少一个天线、可操作地耦接到天线用于与蜂窝网络通信的无线电部件、存储应用程序的存储器以及可操作地耦接到无线电部件的处理器。该应用程序可具有实时要求(或低延迟要求)。
在卸载任务之前，该UE、基站或另一设备可发现该UE附近的可用边缘服务器资源。作为发现过程的一部分，该设备(例如，该UE)可以请求边缘服务器站点能力信息。该边缘服务站点能力信息可以包括关于一个或多个边缘服务器的计算能力、该一个或多个边缘服务器的站点负载和该UE与该一个或多个边缘服务器之间的延迟的信息以及其他可能的信息。
在执行发现时，该设备(例如，该UE)可以向该蜂窝网络传输边缘计算可用性请求。该请求可以包括标识该UE的信息和标识在该UE上执行的应用程序的信息。该蜂窝网络可接收该请求并向该设备传输边缘计算可用性回复。该可用性回复可以包括关于可用边缘服务器网络的信息和站点能力信息。
该UE可以被配置为获得(收集和/或接收)关于信道条件、蜂窝网络参数或在该UE上执行的该应用程序的应用需求中的一者或多者的信息以及其他可能的信息。该UE可以动态地接收该信息的一部分或全部，例如，当该UE正在操作时，或者当该UE正在执行该应用程序时。
该UE还可以动态地确定在该UE上执行的应用程序的任务是应卸载到边缘服务器还是应在该UE上本地执行。该确定可以基于上述信息，例如基于信道条件、蜂窝网络参数和/或应用需求。例如，在进行该确定时，该UE可以比较卸载任务执行所期望的应用体验质量与本地任务执行所期望的体验质量。
在一些实施方案中，该UE可以计算效用函数，其中该效用函数基于与卸载该任务相关联的应用程序延迟或能量消耗中的一者或多者以及与在该UE上本地执行该任务相关联的应用程序延迟或能量消耗中的一者或多者。该效用函数还可以基于卸载成本以及可能的其他信息。该效用函数可以是与该应用程序或该应用程序的应用程序类型相关联的预定函数。
该UE可以基于该信息的至少一部分来计算该效用函数的值，并将该值与阈值进行比较。该比较可以指示该应用程序的该任务是应卸载到边缘服务器还是应在该UE上本地执行。例如，该效用函数可以表示将该任务卸载到该边缘服务器的效用或益处(例如，在延迟、能量消耗等方面)与在该UE上本地执行该任务的效用或益处之间的差异。如果计算出的效用差异大于该阈值，则该任务可分配到该边缘服务器上远程执行。如果计算出的效用差异小于该阈值，则该任务可以在该UE上本地执行。在一些实施方案中，该UE可以在确定是否卸载任务时使用第一阈值，并且在确定是否将卸载的任务返回给该UE进行本地执行时使用不同的第二阈值。此滞后可以防止该任务在远程执行和本地执行之间来回进行不期望的往返。
响应于由该UE确定该任务应卸载，该UE可以传输该应用程序任务以用于在该边缘服务器上的卸载执行。当将该任务传输到该边缘服务器以用于卸载执行时，该UE还可以将包括任务参数的消息传输到该边缘服务器或该蜂窝网络中的一者或多者。该任务参数可以包括任务优先级、延迟要求、周期性或计算复杂性中的两者或更多者以及其他可能的信息。另选地，响应于确定该任务应在该UE上本地执行，该UE可在该UE上本地执行该任务。
在一些情况下，由于该UE处的一个或多个不良信道条件或不足的功率电平，该UE可以确定该任务不能在该边缘服务器上执行或在该UE上本地执行。当这发生时，该UE不卸载任务或在本地执行该任务。相反，该UE可以生成用于在将来的时间分配用于执行该任务的联网和计算资源的信息。
在一些实施方案中，上述服务发现和卸载操作可以由“卸载控制器”执行。如上所述，该卸载控制器可以在该UE中实现。另选地，该卸载控制器可以在蜂窝基站、核心网络中的网络元件或核心网络外部的服务器中实现，或者可以分布在其中的两个或多个之中。
需注意，可在若干个不同类型的设备中实施本文描述的技术和/或将本文描述的技术与该若干个不同类型的设备一起使用，该若干个不同类型的设备包括但不限于基站、接入点、蜂窝电话、便携式媒体播放器、平板电脑、可穿戴设备、和各种其他计算设备。
本发明内容旨在提供在本文档中所描述的主题中的一些的简要概述。因此，应当理解，上述特征仅为示例并且不应理解为以任何方式缩小本文所述的主题的范围或实质。本文所描述的主题的其他特征、方面和优点将通过以下具体实施方式、附图和权利要求书而变得显而易见。
附图说明
当结合以下附图来考虑实施方案的以下详细描述时，可获得对本发明的更好的理解。
图1示出了根据一些实施方案的示例性(和简化的)无线通信系统；
图2示出了根据一些实施方案的与用户装备(UE)设备通信的基站(BS)和接入点的示例；
图3示出了根据一个实施方案的UE的示例性框图；
图4示出了根据一个实施方案的基站的示例性框图；
图5示出了根据现有技术的包括移动边缘计算的示例性蜂窝网络系统；
图6是根据一些实施方案的包括移动边缘计算和卸载控制器单元的蜂窝网络系统的框图；
图7示出了根据一些实施方案的服务器(或网络元件)的示例性框图；
图8是示出根据一些实施方案的服务发现的流程图；
图9示出了根据一些实施方案的可以由卸载控制器单元广播到网络和MEC服务器的任务参数；
图10是示出根据一些实施方案的卸载控制器单元中的决策和调度单元的操作的流程图；
图11是根据一些实施方案的扩展现实(XR)分布式计算架构的框图；
图12是示出根据一些实施方案的在XR架构中实现的所提出的MEC控制器的框图；
图13是在第一人称射击游戏中破片(杀死)率与中值查验时间的曲线图；并且
图14示出了允许UE确定MEC需求的方法。
尽管本发明易受各种修改和替代形式的影响，但其具体实施方案在附图中以举例的方式示出并在本文中详细描述。然而，应当理解，附图及对附图的详细描述并非旨在将本发明限制于所公开的特定形式，而正相反，其目的在于覆盖落在由所附权利要求所限定的本发明的实质和范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。
具体实施方式
首字母缩略词
在本公开中通篇使用各种首字母缩略词。在本公开中通篇可能出现的最为突出的所用首字母缩略词的定义如下：
·UE：用户装备
·RF：射频
·BS：基站
·DL：下行链路
·UL：上行链路
·GSM：全球移动通信系统
·UMTS：通用移动电信系统
·LTE：长期演进
·NR：新空口
·TX：传输
·RX：接收
·RAT：无线电接入技术
·MCC：移动云计算
·MEC：多接入边缘计算(或移动边缘计算)
·OCU：卸载控制器单元
·SDU：服务发现单元
·APU：应用配置文件单元
·SPU：系统配置文件单元
·DSU：决策和调度单元
·IE：信息元素
·AF：应用程序功能
·UPF：用户平面功能
·PCF：策略控制功能
·NEF：网络暴露功能
·LADN：本地数据网络
·URSP：用户路由选择策略
·XR：扩展现实
·PUSCH：物理上行链路共享信道
·PDCCH：物理下行链路控制信道
术语
以下是本公开中会出现的术语的术语表：
存储器介质—各种类型的非暂态存储器设备或存储设备中的任何设备。术语“存储器介质”旨在包括安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带设备；计算机系统存储器或随机存取存储器诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM、Rambus RAM等；非易失性存储器诸如闪存、磁介质，例如，硬盘驱动器或光学存储装置；寄存器或其他类似类型的存储器元件等。存储器介质也可包括其他类型的非暂态存储器或它们的组合。此外，存储器介质可位于执行程序的第一计算机系统中，或者可位于通过网络诸如互联网连接到第一计算机系统的不同的第二计算机系统中。在后面的实例中，第二计算机系统可向第一计算机系统提供程序指令以供执行。术语“存储器介质”可包括可驻留在例如通过网络连接的不同计算机系统中的不同位置的两个或更多个存储器介质。存储器介质可存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如，表现为计算机程序)。
载体介质—如上所述的存储器介质，以及物理传输介质，诸如总线、网络和/或其他传送信号(诸如电信号、电磁信号或数字信号)的物理传输介质。
计算机系统(或计算机)—各种类型的计算系统或处理系统中的任一种，包括个人计算机系统(PC)、大型计算机系统、工作站、网络电器、互联网电器、个人数字助理(PDA)、电视系统、栅格计算系统，或者其他设备或设备的组合。通常，术语“计算机系统”可广义地被定义为包含具有执行来自存储器介质的指令的至少一个处理器的任何设备(或设备的组合)。
用户装备(UE)(或“UE设备”)—移动或便携式的且执行无线通信的各种类型的计算机系统或设备中的任一者。UE设备的示例包括移动电话或智能电话(例如，iPhoneTM、基于AndroidTM的电话)、平板电脑(例如，iPadTM、Samsung GalaxyTM)、便携式游戏设备(例如，Nintendo DSTM、PlayStation PortableTM、Gameboy AdvanceTM、iPhoneTM)、可穿戴设备(例如，智能手表，智能眼镜)、手提电脑、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器、数据存储设备或其他手持设备、无人驾驶飞行器(UAV)、无人驾驶飞行器控制器(UAC)、车辆等。通常，术语“UE”或“UE设备”可广义地被定义为包含便于用户运输并能够进行无线通信的任何电子设备、计算设备和/或电信设备(或设备的组合)。
无线设备—执行无线通信的各种类型的计算机系统或设备中的任一者。无线设备可为便携式的(或移动的)，或者可为静止的或固定在某个位置处。UE是无线设备的一个示例。
通信设备—执行通信的各种类型的计算机系统或设备中的任一者，其中该通信可为有线的或无线的。通信设备可为便携式的(或移动的)，或者可为静止的或固定在某个位置处。无线设备是通信设备的一个示例。UE是通信设备的另一个示例。
基站(BS)—术语“基站”具有其通常含义的全部范围，并且至少包括被安装在固定位置处并用于作为无线电话系统或无线电系统的一部分进行通信的无线通信站。
处理元件(或处理器)—是指能够执行设备(例如用户装备设备或蜂窝网络设备)中的功能的各种元件或元件组合。处理元件可包括例如：处理器和相关联的存储器、各个处理器核心的部分或电路、整个处理器核心、处理器阵列、电路诸如ASIC(专用集成电路)、可编程硬件元件诸如现场可编程门阵列(FPGA)以及以上各种组合中的任何一种。
Wi-Fi—术语“Wi-Fi”具有其通常含义的全部范围，并且至少包括无线通信网络或RAT，其由无线LAN(WLAN)接入点提供服务并通过这些接入点提供至互联网的连接性。大多数现代Wi-Fi网络(或WLAN网络)基于IEEE 802.11标准，并以“Wi-Fi”的命名面市。Wi-Fi(WLAN)网络不同于蜂窝网络。
自动—是指由计算机系统(例如，由计算机系统执行的软件)或设备(例如，电路、可编程硬件元件、ASIC等)在无需通过用户输入直接指定或执行动作或操作的情况下执行该动作或操作。因此，术语“自动”与用户手动执行或指定操作形成对比，其中用户提供输入来直接执行该操作。自动过程可由用户所提供的输入来启动，但“自动”执行的后续动作不是由用户指定的，即，不是“手动”执行的，其中用户指定要执行的每个动作。例如，用户通过选择每个字段并提供输入指定信息(例如，通过键入信息、选择复选框、无线电选择等)来填写电子表格为手动填写该表格，即使计算机系统必须响应于用户动作来更新该表格。该表格可通过计算机系统自动填写，其中计算机系统(例如，在计算机系统上执行的软件)分析表格的字段并填写该表格，而无需任何用户输入指定字段的答案。如上面所指示的，用户可援引表格的自动填写，但不参与表格的实际填写(例如，用户不用手动指定字段的答案而是它们自动地完成)。本说明书提供了响应于用户已采取的动作而自动执行的操作的各种示例。
被配置为—各种部件可被描述为“被配置为”执行一个或多个任务。在此类环境中，“被配置为”是一般表示“具有”在操作期间执行一个或多个任务的“结构”的宽泛表述。由此，即使在部件当前没有执行任务时，该部件也能被配置为执行该任务(例如，一组电导体可被配置为将模块电连接到另一个模块，即使当这两个模块未连接时)。在一些上下文中，“被配置为”可以是一般意味着“具有”在操作期间实行一个或多个任务的“电路”的结构的宽泛表述。由此，即使在部件当前未接通时，该部件也能被配置为执行任务。通常，形成与“被配置为”对应的结构的电路可包括硬件电路。
为了便于描述，可将各种部件描述为执行一个或多个任务。此类描述应当被解释为包括短语“被配置为”。表述被配置为执行一个或多个任务的部件明确地旨在对该部件不援引美国法典第35标题第112节第六段的解释。
图1和图2-示例性通信系统
图1示出了根据一些实施方案的可以实现本公开各个方面的简化示例性无线通信系统。需注意，图1的系统仅为可能的系统的一个示例，并且根据需要可在各种系统中的任一种系统中实现该实施方案。
如图所示，该示例性无线通信系统包括基站102，该基站通过传输介质与一个或多个(例如，任意数量)用户设备106A、106B等直到106N进行通信。在本文中可将每个用户设备称为“用户装备”(UE)或UE设备。因此，用户设备106称为UE或UE设备。UE设备是无线设备的示例。
基站102可以是收发器基站(BTS)或小区站点，并且可包括实现与UE106A到106N的无线通信的硬件和/或软件。如果在LTE的上下文中实施基站102，则其可被称为“eNodeB”或“eNB”。如果在5G NR的上下文中实施基站102，则其另选地可被称为“gNodeB”或“gNB”。
基站的通信区域(或覆盖区域)可称为“小区”。基站102和用户设备可被配置为使用各种无线电接入技术(RAT)中的任一种通过传输介质进行通信，所述无线电接入技术(RAT)也被称为无线通信技术或电信标准，诸如GSM、UMTS(WCDMA)、LTE、高级LTE(LTE-A)、LAA/LTE-U、5G NR、3GPP2、CDMA2000(例如1xRTT、1xEV-DO、HRPD、eHRPD)、Wi-Fi等。
基站102还可被装备成与网络100(例如，蜂窝服务提供方的核心网络、电信网络诸如公共交换电话网(PSTN)、和/或互联网，以及各种可能的网络)进行通信。因此，基站102可促进用户设备之间和/或用户设备与网络100之间的通信。特别地，蜂窝基站102A可提供具有各种通信能力诸如语音、SMS和/或数据服务的UE 106。
同样如本文所用，就UE而言，有时在考虑了UE的上行链路和下行链路通信的情况下，基站可被认为代表网络。因此，与网络中的一个或多个基站通信的UE也可以被理解为与网络通信的UE。
基站102A和根据相同或不同的蜂窝通信标准进行操作的其他类似的基站(诸如基站102B......102N)可因此被提供作为小区的网络，该小区的网络可经由一个或多个蜂窝通信标准在地理区域上向UE 106A-N和类似的设备提供连续或几乎连续的重叠服务。
因此，尽管基站102A可充当如图1中所示的UE 106A-N的“服务小区”，但每个UE106还可能够从一个或多个其他小区(可由基站102B-N和/或任何其他基站提供)接收信号(并可能在其通信范围内)，该一个或多个其他小区可被称为“相邻小区”。此类小区也可能够促进用户设备之间和/或用户设备和网络100之间的通信。此类小区可包括“宏”小区、“微”小区、“微微”小区和/或提供服务区域大小的任何各种其他粒度的小区。例如，在图1中示出的基站102A至102B可为宏小区，而基站102N可为微小区。其他配置也是可能的。
在一些实施方案中，基站102A可为下一代基站，例如，5G新空口(5G NR)基站或“gNB”。在一些实施方案中，gNB可连接到传统演进分组核心(EPC)网络和/或连接到NR核心(NRC)网络。此外，gNB小区可包括一个或多个过渡和接收点(TRP)。此外，能够根据5G NR操作的UE可连接到一个或多个gNB内的一个或多个TRP。
需注意，UE 106能够使用多个无线通信标准进行通信。例如，除至少一种蜂窝通信协议(例如，GSM、UMTS(与例如WCDMA或TD-SCDMA空中接口相关联)、LTE、LTE-A、5G NR、HSPA、3GPP2CDMA2000(例如，1xRTT、1xEV-DO、HRPD、eHRPD)等)之外，UE106可被配置为使用无线联网(例如，Wi-Fi)和/或对等无线通信协议(例如，蓝牙、Wi-Fi对等，等)进行通信。如果需要的话，UE 106还可以或另选地被配置为使用一个或多个全球导航卫星系统(GNSS，例如GPS或GLONASS)、一个或多个移动电视广播标准(例如，ATSC-M/H或DVB-H)和/或任何其他无线通信协议进行通信。无线通信标准的其他组合(包括多于两种无线通信标准)也是可能的。
图2示出了根据一些实施方案的与基站102和接入点112通信的用户装备(UE)106(例如，设备106A至设备106N中的一者)。UE 106可以是具有蜂窝通信能力和非蜂窝通信能力(例如，Bluetooth、Wi-Fi等)的设备，诸如移动电话、手持设备、计算机或平板电脑、或如上所定义的几乎任何类型的无线设备。
UE 106可包括被配置为执行存储在存储器中的程序指令的处理器(处理元件)。UE106可通过执行此类所存储的指令来执行本文所述的实施方案中的任一实施方案。另选地或此外，UE 106可以包括可编程硬件元件，诸如FPGA(现场可编程门阵列)、集成电路，以及/或者被配置为执行(例如，单独地或组合地)本文所述实施方案中的任一实施方案或本文所述实施方案中的任一实施方案的任何部分的各种其他可能的硬件部件中的任一硬件部件。
UE 106可包括用于使用一个或多个无线通信协议或技术进行通信的一个或多个天线。在一些实施方案中，UE 106可被配置为使用例如CDMA2000(1xRTT/1xEV-DO/HRPD/eHRPD)、LTE/高级LTE、或使用单个共享无线电部件的5G NR和/或GSM、LTE、高级LTE、或使用单个共享无线电部件的5G Nr进行通信。共享无线电可耦接到单根天线，或者可耦接到多根天线(例如，对于MIMO)，以用于执行无线通信。通常，无线电部件可包括基带处理器、模拟射频(RF)信号处理电路(例如，包括滤波器、混频器、振荡器、放大器等)或数字处理电路(例如，用于数字调制以及其他数字处理)的任何组合。类似地，该无线电部件可使用前述硬件来实现一个或多个接收链和发射链。例如，UE 106可在多种无线通信技术诸如上面论述的那些之间共享接收链和/或发射链的一个或多个部分。
在一些实施方案中，UE 106针对被配置为用其进行通信的每个无线通信协议而可包括单独的发射链和/或接收链(例如，包括单独的天线和其他无线电部件)。作为另一种可能性，UE 106可包括在多个无线通信协议之间共享的一个或多个无线电部件，以及由单个无线通信协议唯一地使用的一个或多个无线电部件。例如，UE 106可包括用于使用LTE或5GNR(或者LTE或1xRTT、或者LTE或GSM)中的任一者进行通信的共享无线电部件、以及用于使用Wi-Fi和蓝牙中的每一者进行通信的单独无线电部件。其他配置也是可能的。
图3-示例性UE设备的框图
图3示出了根据一些实施方案的示例性UE 106的框图。如图所示，UE 106可包括片上系统(SOC)300，该SOC可包括用于各种目的的部分。例如，如图所示，SOC 300可包括可执行用于UE 106的程序指令的处理器302，以及可执行图形处理并向显示器360提供显示信号的显示电路304。SOC 300还可包括运动感测电路370，该运动感测电路可例如使用陀螺仪、加速度计和/或各种其他运动感测部件中的任一者来检测UE 106的运动。处理器302还可耦接到存储器管理单元(MMU)340和/或其他电路或设备，诸如显示器电路304、无线电部件330、连接器I/F 320和/或显示器360，该MMU可被配置为从处理器302接收地址并将那些地址转换成存储器(例如存储器306、只读存储器(ROM)350、闪存存储器310)中的位置。MMU340可被配置为执行存储器保护和页表转换或设置。在一些实施方案中，MMU 340可以被包括作为处理器302的一部分。
如图所示，SOC 300可耦接到UE 106的各种其他电路。例如，UE 106可包括各种类型的存储器(例如，包括NAND闪存310)、连接器接口320(例如，用于耦接至计算机系统、坞站、充电站等等)、显示器360和无线通信电路330(例如，用于LTE、LTE-A、NR、CDMA2000、BLUETOOTHTM、Wi-Fi、GPS等)。UE设备106可包括至少一根天线(例如335a)，并且可能包括多根天线(例如由天线335a和335b所示)，以用于执行与基站和/或其他设备的无线通信。天线335a和335b以示例方式示出，并且UE设备106可包括更少或更多的天线。总的来说，一根或多根天线统称为天线335。例如，UE设备106可借助无线电电路330使用天线335来执行无线通信。如上所述，在一些实施方案中，UE可被配置为使用多个无线通信标准来进行无线通信。
UE 106可包括硬件和软件部件，该硬件和软件部件用于实现UE 106的方法，以执行用于CSI报告的多个码本的并发生成，诸如本文随后进一步所述的。UE设备106的处理器302可被配置为实现本文所述方法或操作的一部分或全部，例如通过执行被存储在存储器介质(例如，非暂态计算机可读存储器介质)上的程序指令。在其他实施方案中，处理器302可被配置作为可编程硬件元件，诸如FPGA(现场可编程门阵列)或者作为ASIC(专用集成电路)。此外，处理器302可耦接到如图3所示的其他部件和/或可与其他部件进行互操作，以执行本文公开的各种实施方案。处理器302还可实现各种其他应用程序和/或在UE 106上运行的最终用户应用程序。
在一些实施方案中，无线电部件330可包括专用于针对各种相应RAT标准来控制通信的单独控制器。例如，如图3所示，无线电部件330可包括Wi-Fi控制器352、蜂窝控制器(例如LTE和/或LTE-A控制器)354和BLUETOOTHTM控制器356，并且在至少一些实施方案中，这些控制器中的一个或多个控制器或者全部控制器可被实现为相应的集成电路(简称为IC或芯片)，这些集成电路彼此通信，并且与SOC 300(更具体地讲与处理器302)通信。例如，Wi-Fi控制器352可以通过小区-ISM链路或WCI接口来与蜂窝控制器354进行通信，并且/或者BLUETOOTHTM控制器356可以通过小区-ISM链路等与蜂窝控制器354进行通信。虽然在无线电部件330内示出了三个独立的控制器，但UE设备106中可实现具有用于各种不同RAT的更少或更多个类似控制器的其他实施方案。
图4-示例性基站的框图
图4示出了根据一些实施方案的示例性基站102的框图。需注意，图4的基站仅为可能的基站的一个示例。如图所示，基站102可包括可执行针对基站102的程序指令的处理器404。处理器404还可以耦接到存储器管理单元(MMU)440或其他电路或设备，该MMU可以被配置为接收来自处理器404的地址并将这些地址转换为存储器(例如，存储器460和只读存储器(ROM)450)中的位置。
基站102可包括至少一个网络端口470。网络端口470可被配置为耦接到电话网，并提供有权访问如上文在图1和图2中所述的电话网的多个设备诸如UE设备106。网络端口470(或附加的网络端口)还可被配置为或另选地被配置为耦接到蜂窝网络，例如蜂窝服务提供方的核心网络。核心网络可向多个设备诸如UE设备106提供与移动性相关的服务和/或其他服务。在一些情况下，网络端口470可经由核心网络耦接到电话网络，并且/或者核心网络可提供电话网络(例如，在蜂窝服务提供方所服务的其他UE设备中)。
基站102可包括至少一个天线434以及可能的多个天线。一根或多根天线434可被配置为作为无线收发器进行操作，并且可被进一步配置为经由无线电部件430与UE设备106进行通信。天线434经由通信链432来与无线电部件430进行通信。通信链432可为接收链、发射链或两者。无线电部件430可被设计为经由各种无线电信标准进行通信，该无线电信标准包括但不限于NR、LTE、LTE-A WCDMA、CDMA2000等。基站102的处理器404可被配置为实现和/或支持实现本文所述方法的一部分或全部，例如通过执行存储在存储器介质(例如，非暂态计算机可读存储器介质)上的程序指令。另选地，处理器404可被配置作为可编程硬件元件诸如FPGA(现场可编程门阵列)，或作为ASIC(专用集成电路)或它们的组合。在某些RAT(例如Wi-Fi)的情况下，基站102可以被设计为接入点(AP)，在这种情况下，网络端口470可被实现为提供对广域网和/或一个或多个局域网的接入，例如它可包括至少一个以太网端口，并且无线电部件430可以被设计为根据Wi-Fi标准进行通信。
多接入边缘计算
人们要求现代蜂窝电话执行越来越复杂的应用程序。通常，用户更喜欢使用智能电话(UE)，这是由于它们的便携性、尺寸和易用性。然而，作为便携式或移动设备，UE(诸如智能电话)是用电池供电的并且相对于非便携式设备(诸如台式计算机)而言具有较小尺寸。因此，UE设备具有各种硬件限制，诸如电池寿命、功率、处理能力和存储器容量。为了减轻UE设备上运行的应用程序的负荷，并且还提供UE资源的更有效使用，已努力将UE的计算需求卸载到另一个计算资源。如上所述，术语“移动云计算”(MCC)是指使用云服务器来执行原本可能由UE执行的计算任务。然而，如上所述，使用被定位成在物理上远离它们试图协助的UE(它们试图从其卸载任务的UE)的云服务器可引入通信延迟，这使得此类云服务器不适用于实时应用程序。
多接入边缘计算(MEC)在移动网络的边缘处、在无线电接入网络(RAN)内及与移动订户在物理上紧密接近处提供信息技术(IT)服务环境和云计算能力。换句话说，MEC操作以将移动云计算(MCC)服务定位成物理上更接近移动用户或物理上更接近服务于UE的蜂窝基站(更接近该网络的“边缘”)，从而减少通信延迟。因此可直接在网络边缘处管理特定用户请求，而不是将所有流量转发到更远的远程互联网服务。MEC有望在提供高度可靠且复杂的服务的同时显著减少延时和移动能量消耗。
在本文描述的MEC系统中，可经由蜂窝网络将来自UE的处理任务卸载到附近的MEC主机。MEC主机可执行计算密集型任务的数据收集，处理和广播，并且因此可以覆盖广泛的用例和应用程序。然后MEC主机可将来自处理任务的所得数据返回到UE上运行的应用程序。
两个关键MEC操作阶段可被称为控制阶段(控制平面)和操作阶段(数据平面)。控制阶段(控制平面)可包括用于MEC操作的发起、连接、维护和终止的辅助过程。控制平面决定什么、何时、何处及如何将任务正确地卸载到MEC服务器。操作阶段(数据平面)处理数据向/从边缘云的路由。
控制阶段对基于MEC的系统的设计提出了重大挑战，因为它需要用户、网络和MEC主机之间的可靠信令。由于蜂窝网络的动态特性，信令可以利用和整合无线通信和移动计算的各方面。
如上所述，UE的计算能力有限，并且在任务卸载期间可能遭受额外的延迟。结果，如本文所述，如果所执行的应用程序是延迟敏感的或任务关键的，则UE可以将有效的资源分配用于本地计算和仔细地动态选择经由无线传输卸载的任务。
本文描述的实施方案提供了用于基于MEC的蜂窝(例如，3GPP)系统的服务发现和卸载框架。服务发现和卸载框架还可以考虑无线信道特性和UE能力以及处理任务需求。本文在蜂窝系统(例如，基于3GPP的系统)的上下文中描述了实施方案。然而，本文所述的实施方案可易于扩展到非蜂窝(不基于3GPP的)系统。
当前提出的标准(3GPP TS 23.758)确定了边缘计算的关键问题和相应的应用架构，并且讨论了一些潜在的高级架构框架。然而，具体细节和实施可行性还不清楚。3GPP在3GPP TS 23.503中定义了用户路由选择策略(URSP)，其由网络给出或者在UE中预先配置。然而，URSP过程缺乏灵活性。此外，这些策略不考虑任何与UE相关的因素，例如计算能力、能级或无线信道特性(干扰、信道衰落、多普勒等)。这些与UE相关的因素可能对成功卸载和系统可靠性具有显著影响。而且，静态预置MEC卸载的假设限制了系统的能力。
关于基于互联网的游戏应用程序的延迟敏感性的研究已经表明延迟敏感性对于玩家是重要的。因此，延迟敏感性对于期望将来最好地定位其服务器和服务的服务提供商来说是重要的。
图13是示出随中值查验时间变化的每分钟破片(杀死)次数的曲线图。这里，术语“破片”是指诸如第一人称射击游戏的在线游戏中的“杀死”。术语“查验时间”是指信号或分组到达主机计算机和来自主机的响应返回到发送器的往返时间。图13示出了具有45毫秒中值查验时间的玩家比具有200毫秒中值查验时间的玩家平均每分钟多1个破片(杀死)。给定运行数十分钟的游戏，这表示对游戏体验有显著影响。参见例如G.Armitage,“Anexperimental estimation of latency sensitivity in multiplayer Quake 3”,The11th IEEE International Conference on Networks,2003.ICON2003。
Hu等人对MCC和微云的计算卸载进行了对比实验研究[W.Hu et.al,“Quantifyingthe Impact of Edge Computing on Mobile Applications”,ACM APSys’16]。作者已经测量了具有面部识别和增强现实应用程序的LTE和Wi-Fi卸载场景的延迟。结果表明，卸载到网络边缘可以在延迟和能量消耗方面带来相当大的收益。
本文描述的实施方案可以利用服务发现和动态卸载功能中的一者或两者来提高蜂窝系统的性能。如本文所述，动态卸载可以采取依赖于信道质量的卸载和/或依赖于位置的卸载等的形式，并且可以提供比静态确定的卸载更大的改进。如本文所用，服务发现或卸载方面的术语“动态”是指在UE正在执行时执行这些活动的概念。特别地，短语“动态卸载”可以指定当UE正在操作时，并且可能当期望卸载其任务的应用程序正在执行时，评估并做出卸载决定。
本文描述的实施方案可以包括用于移动边缘计算(MEC)的服务发现单元。服务发现单元可通过与5G核心网络通信和交换站点能力参数来收集关于可用MEC服务器、边缘数据网络(EDN)及它们的能力的信息。
本文描述的实施方案还可以包括卸载控制器，该卸载控制器可以被表征为支持处理任务卸载的逻辑单元。卸载控制器可以考虑信道条件、蜂窝网络系统参数和应用需求以及其他信息。控制器可以计算预定义效用函数的值，并将该计算值与应用程序特定的阈值进行比较。然后，控制器可以决定任务将卸载到MEC服务器、在本地执行还是完全丢弃(不执行)。在一些实施方案中，卸载控制器包含服务发现单元，并且因此执行服务发现和卸载。
本文描述的实施方案可以变得标准化，即，可以成为蜂窝行业中大多数或全部遵循的蜂窝规范的一部分。另选地，本文描述的实施方案可以由单个制造商用作专有解决方案，诸如由公司A制造的UE直接与也可以由公司A拥有或运营的MEC服务器通信。因此，本文描述的实施方案，诸如服务发现单元和/或卸载控制器，不需要标准化。
图5-5G中的MEC操作
图5是示出当前5G网络中的典型移动边缘计算(MEC)的框图。如图所示，UE以无线方式与称为gNB的基站通信。基站又与蜂窝网络通信，特别是与用户平面功能(UPF)通信。UPF又连接到本地数据网络(LADN)。在操作阶段期间，来自各个UE的流量从基站(gNB)路由到UPF(用户平面功能)。UPF位于本地数据网络(LADN)附近和/或其内部。LADN托管MEC服务器和应用程序，并且计算任务由LADN内的这些MEC服务器和应用程序执行。
图6-具有卸载控制器的MEC
图6是根据本文所述实施方案的实现多接入边缘计算(MEC)的蜂窝网络的一部分的框图。如图6所示，UE以无线方式与称为gNB的蜂窝基站通信。基站又与蜂窝网络通信，特别是与核心网络的用户平面功能(UPF)通信。UPF又连接到本地数据网络(LADN)。LADN托管MEC服务器和应用程序，否则将由UE执行的计算任务可卸载到LADN内的这些MEC服务器和应用程序或由其执行。
图6与图5的框图有些相似，但是包括非常重要的新增卸载控制器单元(OCU)。更具体地，本文描述的实施方案可以通过利用卸载判定逻辑单元(本文称为卸载控制器单元(OCU))来操作，以提供改进的多接入边缘计算(MEC)操作。OCU可以操作以促进和管理基于MEC的系统中的任务的动态卸载。更具体地，在存在OCU的情况下，通常需要由UE执行的任务可以更智能地卸载到作为MEC基础设施的一部分的计算机服务器。
在一些实施方案中，卸载控制器单元(OCU)可以由四个部分组成：应用配置文件单元(APU)、系统配置文件单元(SPU)、服务发现单元(SDU)以及决策和调度单元(DSU)，如图所示。
卸载控制器单元可以位于UE内(在UE内实现)，或者可以在诸如基站(gNB)的另一设备中实现，或者在服务提供商(SP)站点处实现。在一些实施方案中，卸载控制器单元的部分可以分布在多个设备上。例如，在一些实施方案中，服务发现单元可以在核心网络中的网络元件或核心网络外部的服务器中实现，而APU、SPU和DSU中的一些或全部可以在UE(和/或基站)中实现。还设想了各种其他实现配置。
在卸载控制器在基站中实现的实施方案中，OCU可以操作以服务于地理区域内存在的多个UE。此外，在卸载控制器在基站中实现的实施方案中，UE可以经由专用信令向基站提供应用需求。UE的用户可以控制UE应用数据对基站的暴露。
如图所示，服务发现单元可以与应用功能(AF)通信，而应用功能(AF)又与核心网络(例如，5G核心网络(5GC))通信。核心网络可以包括策略控制功能(PCF)和网络暴露功能(NEF)。核心网络块又可以与UPF通信。服务发现单元(SDU)可以操作以获得关于可用MEC服务器、边缘数据网络(EDN)及它们的能力的信息。SDU还可以建立与EDN的基本连接。服务发现单元可以向应用配置文件单元和系统配置文件单元提供关于可用边缘计算资源的信息。
应用配置文件单元(APU)可以操作以分析应用参数和需求并将它们传送到DSU。
系统配置文件单元(SPU)可以操作以分析系统参数，包括网络、RAN、UE和MEC能力。
决策和调度单元(DSU)可以操作以分析来自APU和SPU的信息，并对要执行的卸载作出决策。DSU然后可以将任务调度或分配给相关联的MEC服务器。
OCU可以按各种方式中的任一种来实现。更具体地，OCU的功能可根据需要在各种类型的逻辑单元中的任一种中实现或划分。此外，如上所述，OCU的部分或单元可以分布在两个或更多个不同的设备中。
图7-网络元件的示例性框图
图7示出了根据一些实施方案的网络元件500的示例性框图。根据一些实施方案，网络元件500可实现蜂窝核心网络的一个或多个逻辑功能/实体，诸如移动性管理实体(MME)、服务网关(S-GW)、接入和管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、边缘发现服务(EDS)等。应当注意，图5的网络元件500仅是可能的网络元件500的一个示例。如图所示，核心网络元件500可包括可执行核心网络元件500的程序指令的处理器504。处理器504也可耦接到存储器管理单元(MMU)540或其他电路或设备，该MMU可被配置为从处理器504接收地址并将那些地址转换为存储器(例如，存储器560和只读存储器(ROM)550)中的位置。
网络元件500可包括至少一个网络端口570。网络端口570可被配置为耦接到一个或多个基站和/或其他蜂窝网络实体和/或设备。网络元件500可借助于各种通信协议和/或接口中的任一种与基站(例如，eNB/gNB)和/或其他网络实体/设备通信。
如本文随后进一步描述的，网络元件500可包括用于实现或支持本文所述的特征的实施方式的硬件和软件部件。核心网络元件500的处理器504可被配置为例如通过执行存储在存储器介质(例如，非暂态计算机可读存储器介质)上的程序指令来实现或支持本文所述的方法的一部分或全部的实施方式。另选地，处理器504可被配置作为可编程硬件元件诸如FPGA(现场可编程门阵列)，或作为ASIC(专用集成电路)或它们的组合。例如，网络元件500可实现本文所述的服务发现单元。
图7的框图还可表示可实现本文所述的操作的一部分或全部的服务器计算机(可能位于蜂窝网络之外)，诸如SDU。
图8-服务发现
OCU可以实现服务发现功能，以使UE能够定位能够满足UE的应用需求的MEC应用程序服务器。由于成本和/或操作限制，边缘数据网络(EDN)的部署可能并非在所有位置都可用。因此，重要的是用户装备(UE)能够找到能够满足所需应用需求关键性能指标(KPI)的MEC应用程序服务器。因此，期望OCU提供服务发现框架(本文称为服务发现单元)，以使UE能够发现可用的最合适的MEC应用程序服务器并与之相关联。
在一些实施方案中，服务发现可以是动态卸载的先决条件，并且可以在动态卸载之前离线(非动态地)发生。服务发现可以在必要时重复，例如周期性地或基于对事件的订阅(例如，在UE或应用程序移动性的情况下)。在一些实施方案中，可以在仅支持静态卸载的系统中实现服务发现。在一些实施方案中，可以在应用程序执行期间动态地执行服务发现。
如上所述，SDU功能可以位于UE处、位于服务提供商(SP)的站点处(例如，在由服务提供商维护的计算机中)或者在蜂窝网络本身中(例如，在网络元件中)。SDU功能也可以位于MEC服务器处。如上所述，图7示出了可以代表服务提供商计算机、网络元件或MEC服务器的计算机系统的示例性框图。
图8是示出根据一些实施方案的由OCU执行的服务发现功能的操作的流程图(或时序图)。服务发现过程可以如下所述操作。
首先，在602，SDU可以从APU接收应用程序信息。应用程序信息可以包括标识在相应UE上执行的应用程序或特定应用程序的类型的应用程序id。应用程序信息还可以包括与应用程序相关联的MEC需求，例如MEC服务器要求，以便服务器满足应用程序的需要。应注意，应用程序信息可由APU从应用程序本身或应用程序信息的数据库获得。
在604，响应于从APU接收到应用程序信息，SDU可以经由应用功能(AF)或NEF将MEC可用性请求传送到核心网络(例如，5GC)。MEC可用性请求的目的可以是获得关于可用边缘数据网络(EDN)和MEC服务器以及它们的MEC站点能力的信息。
在606，核心网络可以向SDU提供MEC可用性回复。MEC可用性回复可以包含关于MEC服务器的可用性的信息，例如位置、可用计算资源等。例如，MEC可用性回复可以包含关于UE的服务区域内的一些或所有MEC服务器或边缘数据网络的信息。MEC可用性回复还可以包括附加或辅助信息，称为MEC站点能力信息。MEC可用性回复还可以包含其他非技术参数，诸如“卸载成本”或其他参数。确定哪些MEC服务器可用可以基于各种标准，诸如UE对这种类型的服务的订阅。
在一些实施方案中，MEC站点能力信息可能对动态MEC选择的决定有帮助。MEC站点能力信息可以包含表征MEC服务器的能力的各种参数，例如关于MEC服务器的计算能力、UE和服务器之间的延迟以及做出卸载决定所需的其他参数的信息。能力可以按统计保证、平均保证的形式或其他形式来传达。
核心网络可以访问各种UE信息，以便它获得并提供MEC站点能力信息。例如，核心网络可以访问UE信息，诸如UE身份、UE位置、跟踪区域id等。该UE信息可由AF/NEF从其他网络核心功能获得。
当在606中从核心网络接收到MEC可用性回复时，在608，SDU可以基于边缘数据网络的能力来过滤边缘数据网络。例如，某些在计算上不足或负担过重的边缘数据网络或者可能延迟过高的边缘数据网络，可以不予考虑。
在610，SDU可以基于它们的能力/成本和基于应用需求预先选择EDN和MEC服务器，并且SDU可以将可用的EDN/MEC及它们的能力传送到SPU。
在612，SDU可以将MEC设置请求传送到核心网络。MEC设置请求可以提供给核心网络以触发与所选EDN的基本连接建立，例如URSP、PDU会话或网络切片的建立。在一些实施方案中，如有必要，MEC设置请求可以触发与预先选择的EDN的连接建立。
在614处，响应于MEC设置请求，核心网络可以向EDNS编译用户路由选择策略。核心网络还可以将应用程序的USRP安装到EDN。
在616，核心网络可以向SDU传输MEC设置回复。MEC设置回复可以包含确认或否认(ACK/NACK)。MEC设置回复还可以包含可用于实现与EDN的通信的各种路由信息。
服务发现过程(例如，操作602-616)可以离线执行，例如，在UE上执行应用程序之前。这些操作可以根据需要定期执行，或者可以基于某些事件(基于事件的)执行，以确保UE具有关于可用边缘网络的最新信息。可以导致执行(或重复)服务发现过程的事件的示例是通知MEC站点能力的变化，诸如MEC负载、UE上电、当UE进入新的服务区域或小区时、UE移动性状态变化或其他因素。
另选地，可以更动态地执行602-616的操作，例如在UE上启动(选择执行)可能需要卸载服务或者先前已经订阅卸载服务的应用程序时。
在(可能的)稍后的时间，应用程序可以在期望或已经订阅卸载服务的UE上执行。在618，SDU可以基于诸如MEC可用性回复中的信息和/或MEC设置回复中的信息等信息动态地做出卸载决定。例如，SDU可以至少部分地基于MEC站点能力信息以及其他因素来动态地做出卸载决定。在620，可使用所安装的URSP将待卸载的应用程序路由到一个或多个MEC服务器。下面更详细地描述任务卸载。
动态任务卸载
以下提供了关于执行动态任务卸载的OCU的部件的更多信息。如上所述，OCU可以由应用配置文件单元、系统配置文件单元以及决策和调度单元组成。上面参考图8描述了第四部件即服务发现单元的操作。
应用配置文件单元可以存储关于作为要卸载的候选者的应用程序任务的处理信息。APU还可以存储关于应用程序任务分区和每个任务的计算成本的信息。任务的成本可以是完全已知的，例如由应用开发人员提供，或者在运行时从配置文件获得。如果确切的成本是未知的，则成本的估计(例如，成本的粗量化)可能就足够了，例如，低、中或高计算负荷。这可以在运行时间期间预先配置或估计。任务的计算成本可以基于平均成本或最坏情况成本或与计算成本的统计分布相关的任何其他值。APU可以在运行时间期间利用公共操作系统和应用处理器的性能剖析服务来存储该信息。在一些实施方案中，应用配置文件单元可以实现为在计算机(例如UE)上执行的软件构件。
系统配置文件单元可以操作以处理执行卸载任务所需的各种信息，诸如系统信息、无线电信道特性和UE处的功率电平。SPU可以在运行时间期间利用由公共操作系统、应用处理器和相应的能量管理和蜂窝调制解调器驱动器部件提供的能量监测和蜂窝无线电链路状态信息来获得该信息。在一些实施方案中，系统配置文件单元可以实现为在计算机(例如UE)上执行的软件构件。
决策和调度单元可以操作以从应用配置文件单元和系统配置文件单元收集数据，并确定是将任务卸载到MEC服务器还是在本地执行。决策和调度单元可以根据为特定任务定义的阈值θ来决定是否卸载任务。阈值θ可以是依赖于应用程序的，并且可以是基于无线电条件、数据速率要求和计算需求导出的运行时间，或者在设计时以静态方式定义。
在一些实施方案中，对于每个应用，可以定义效用函数U(l,e)。效用函数可以表示卸载任务与本地执行相比的相对效用(或相对益处)。效用函数可以是通用性能度量，潜在地包含应用程序方面(例如，体验质量、卸载成本)和系统方面(例如，能量消耗)。效用函数可以描述性能如何取决于任务执行间隔t期间的延迟l、能量e和卸载成本c。决策和调度单元可以将效用函数应用于本地计算和卸载计算选项以做出卸载决定。因此，效用函数可以用于调整卸载决定。在一些实施方案中，效用函数可以用于计算与上述特定阈值θ相比较的值。效用函数的形式的一个示例如下：
其中[t0，T]表明感兴趣的层位。
如果计算出的差值低于预定义阈值，则将在本地执行任务。如果计算出的差值高于预定义阈值，则将远程执行任务。可以定义效用函数和阈值，以便将延迟、能量和成本的可接受容限(上限值和下限值)纳入决定。在一些实施方案中，对于卸载本地任务的决定和将卸载的任务移回本地UE的决定，应用不同的阈值，即滞后。这可以防止任务执行在本地执行和卸载执行之间来回“往返”。
最后，决策和调度单元可以调度待卸载的任务，并向网络发送请求以开始卸载过程。该请求还可以包括向网络和MEC服务器广播基本任务参数的消息。图9中示出了要包括在消息中的参数的示例。如图所示，基本任务参数可以包括任务优先级、延迟要求、周期性和计算复杂性以及可能的其他参数。MEC服务器可以在执行卸载任务时使用这些参数的接收值。
在一些情况下，决策和调度单元可以确定由于例如UE处的功率电平不足或5G网络的信道状况不佳而不能在这些位置中的任何位置处执行任务。在这种情况下，任务可能被丢弃，即可能不会被执行。当此发生时，网络和MEC服务器中的一者或两者可在时间t,m＝{u,s,d}维持卸载模式索引I(t)m，其中u、s、d分别是指定在UE、服务器上执行或丢弃的标志。在一些实施方案中，网络以及MEC服务器可以使用将来的时间帧的卸载模式索引来规划所有用户之间的联网和计算资源的分配。在其他实施方案中，d标志可由主机用于出错处理或隐藏。
在一些实施方案中，是否卸载的决定可以保持在UE上本地执行。在这种情况下，卸载控制器的实现是纯专有的，并且不需要对蜂窝网络或MEC系统的标准化进行任何改变。
在一些实施方案中，决策和调度单元可以实现为在诸如UE或应用处理器的计算机上执行的软件构件。
图10示出了在UE中实现OCU的任务卸载信令流的一个实施方案。图10中的流程假定已经建立了MEC服务器和通过网络的路由，例如通过先前的服务发现过程。
如图所示，在702，UE确定是否应执行任务卸载。在一些实施方案中，UE可以在应用程序执行期间动态地做出该确定。在702，任务卸载决定可以由如上所述的决策和调度单元执行。例如，UE可以执行时间关键的应用程序，或者需要实时性能的应用程序(例如交互游戏)，并且可以确定应用程序中所需的一个或多个任务应被卸载以帮助保证实时性能。UE可以按各种方式中的任一种进行该确定。例如，在进行该确定时，UE可以考虑其电池电平、当前计算需求和处理延迟中的一者或多者。在一些实施方案中，如上所述，UE可以在进行该确定时使用如上所述的效用函数和阈值。对于每个应用程序，效用函数可以是相同的，或者可以专用于正在执行的特定应用程序。类似地，阈值可以是通用的或者可以是专用于应用程序的。在应用程序执行期间可以动态地调整效用函数或阈值中的一者或两者以反映当前条件。
在704，UE向MEC服务器提供卸载请求。在MEC服务器发现成功和UE与服务器之间建立连接之后，UE可以发起卸载过程。这可以涉及UE发送卸载请求，该卸载请求可以是包含关于应用程序及其需求的关键信息的消息。例如，该信息可以是关于应用程序类型(例如，V2X、游戏、健康)、应用需求(例如，端到端延迟要求、带宽、存储器)、应用程序优先级(例如，高、中、低)等的信息。卸载请求也可以包括各种其他信息。因此，在704，UE向基站传输信令，该信令用于MEC服务器并且请求用于卸载的计算资源。
响应于在704中接收到卸载请求，在706，MEC服务器可以从卸载请求获得任务信息和需求。
在708，MEC服务器可以将卸载确认传输回UE。该卸载确认消息可以指示MEC服务器已经接受卸载请求并且将执行UE期望卸载的任务。
在710，UE可以向MEC服务器传输一个或多个应用程序任务。根据隐私要求，UE也可以将完整的应用程序传输到MEC服务器。每个任务可能附有任务标识符。因此，在708中一旦UE接收到卸载确认，UE就可以将要卸载的数据发送到MEC服务器。
当任务传送完成时，在712，UE可以向MEC服务器传输传送完成通知，指示到MEC服务器的任务传送已经完成。
在714，MEC服务器可以执行已经卸载到它的任务。更具体地，MEC服务器可以执行任务计算并产生各种结果。
在716，MEC服务器可以将计算结果传输到UE以供在UE上执行的应用程序使用。
5G核心网络中的发现和卸载
在TS 23501第5.13节中定义了对5G网络中边缘计算的支持。5G核心网络选择接近UE的用户平面功能(UPF)，并经由N6接口执行从UPF到本地数据网络的流量转向。这可以基于UE的订阅数据、UE位置、来自应用功能(AF)的信息、策略或其他相关流量规则。
为了在5G网络中实现动态卸载，可以用用于服务发现和动态卸载的UE发现和卸载参数来增强网络暴露功能(NEF)，如下表所示：
在一些实施方案中，UE发现和卸载参数可以是从NEF到AF的网络状态报告的一部分。报告可以是一次性报告或连续(重复)请求。在其他实施方案中，UE发现和卸载参数可以用于AF和NEF之间的MEC应用程序专用消息交换，并且可以仅按需交换。
实现示例
3GPP TR 26.928定义了5G网络中的扩展现实(XR)，即，该标准的该部分提供了用例、网络架构、媒体格式分析等。考虑到XR服务器和XR设备通过5G网络进行通信，该标准的第5章包含关于不同XR处理和媒体中心架构的信息。所提出的架构是通用的，不含考虑网络特性和XR客户端的任何特定卸载机制。例如，第5.2.6节定义了支持XR分离渲染的XR应用程序的XR分布式计算架构。如图11所示(3GPP TR 26.928,5.2.6-1)，工作负荷在XR边缘服务器和设备之间分配。
如图所示，XR客户端连接到网络并加入XR渲染应用程序。XR客户端向XR边缘服务器发送静态设备信息(例如，传感器、支持的解码器、显示配置)。基于该信息，XR边缘服务器设置编码器和格式。
图12示出了如何在所提出的3GPP架构中实现所提出的MEC控制器。如图所示，卸载控制器可以从应用程序单元收集关于要执行的XR任务的信息。如图所示，应用程序单元可以包括XR渲染任务、传感器处理任务和XR场景生成任务。在该特定示例中，XR传感器数据处理是用于卸载的候选。体验质量可以用作可以离线预先计算的效用函数。
应用程序单元可以向卸载控制器发送关于数据速率、延迟要求和/或平均功率中的一者或多者的信息。UE还可以收集RSRP和RSSI测量值以及网络系统参数，诸如带宽、频率、调制和可用传输功率。UE可以在与向卸载控制器发送信息相同的时间帧中执行这些测量和网络系统参数的收集。
卸载控制器可以从这些系统参数导出能量和延迟度量。基于本地和远程处理选项的这些能量和延迟估计，卸载控制器可以将效用函数与预定义阈值进行比较，并做出卸载决定。
对于延迟，可以根据本地处理选项的延迟来考虑和评估以下贡献：1)UE处的排队延迟(调度任务卸载的等待时间)；2)从UE到MEC服务器的传输延迟；3)MEC服务器处的排队延迟(执行任务的等待时间)；和/或4)MEC服务器处的计算延迟。
对于能量，可以考虑蜂窝上行链路和下行链路传输的贡献，并将其与本地XR传感器数据处理所需的能量进行比较。因此，如果蜂窝上行链路和下行链路传输所需的能量高于本地XR传感器数据处理所需的能量，则卸载控制器可以决定不执行任何卸载。另选地，如果蜂窝上行链路和下行链路传输所需的能量比本地XR传感器数据处理所需的能量低某个阈值，则卸载控制器可以决定执行卸载。作为另一种选择，在进行卸载确定时，卸载控制器可以将这种比较能量计算与其他因素一起考虑。
新信息元素
为了支持动态卸载，本文描述的系统的实施方案可以包括以下新的公共信息元素。下面用粗体表示新的信息元素(IE)。建议将这些新的IE添加到3GPP TS 23.558第8章中，如下表所示：
表8.2.2-1应用程序客户端配置文件：
表8.2.3-1应用程序客户端服务KPI
表8.2.5-1：边缘应用程序服务器服务KPI
确定MEC需求的方法
在图8描述的发现过程中，在APU能够通知SDU关于MEC需求之前，APU获得MEC需求。MEC需求可以是诸如用于例如计算能力、存储器和存储装置的相应值的信息。在一些实施方案中，这些值可以在安装在UE上的应用程序客户端中被“硬编码”。然而，这种解决方案并不灵活。例如，如果应用程序服务器软件的新版本被部署在网络侧，则这可能导致一组不同的需求，例如更高的计算能力或更低的存储装置需求。
图14示出了用于允许UE发现或获得MEC需求的一种示例性方法。在一些实施方案中，UE可以通过从网络中的服务器取回MEC需求来发现MEC需求。当在网络侧上部署具有服务器应用程序的软件包时，可以将MEC需求(例如，计算能力、存储器、存储装置等)提供给网络上的服务器(“配置服务器”)，如802所示。这可以是云中的服务器或边缘服务器。此外，存储MEC需求的服务器可以是服务器应用程序本身在其上运行的服务器，或者它可以是不同的服务器。配置服务器的地址可以例如以存储在UE上的客户端应用程序中的完全合格域名(FQDN)(例如“Config.AppX.Serv1”)的形式提供给UE。
随后，当在UE上启动客户端应用程序时，在804，UE可以使用配置服务器的FQDN作为目的地地址向网络发送注册请求或配置请求消息。网络通过DNS查询将FQDN解析为配置服务器的IP地址。然后，在806，配置服务器用包括描述MEC需求的参数的注册确认或配置确认消息进行响应。UE可以例如在每次启动应用程序时或以规则的间隔或在接收到从运行服务器应用程序软件的服务器接收的触发消息时发送该请求。
众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。
本发明的实施方案可通过各种形式中的任一种来实现。例如，在一些实施方案中，可将本发明实现为计算机实现的方法、计算机可读存储器介质或计算机系统。在其他实施方案中，可使用一个或多个定制设计的硬件设备诸如ASIC来实现本发明。在其他实施方案中，可使用一个或多个可编程硬件元件诸如FPGA来实现本发明。
在一些实施方案中，非暂态计算机可读存储器介质(例如，非暂态存储器元件)可被配置为使其存储程序指令和/或数据，其中如果由计算机系统执行所述程序指令，则使计算机系统执行一种方法，例如本文所述的方法实施方案中的任一种，或本文所述的方法实施方案的任何组合，或本文所述的任何方法实施方案的任何子集，或此类子集的任何组合。
在一些实施方案中，设备(例如UE)可被配置为包括处理器(或一组处理器)和存储器介质(或存储器元件)，其中所述存储器介质存储程序指令，其中所述处理器被配置为从所述存储器介质中读取并执行所述程序指令，其中所述程序指令是可执行的以实现本文所述的各种方法实施方案中的任一种方法实施方案(或本文所述方法实施方案的任何组合，或本文所述的任何方法实施方案中的任何子集或此类子集的任何组合)。可以各种形式中的任一种来实现该设备。
虽然已相当详细地描述了上面的实施方案，但是一旦完全了解上面的公开，许多变型和修改对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。本公开旨在使以下权利要求书被阐释为包含所有此类变型和修改。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
从用户装备UE接收边缘计算可用性请求，其中所述边缘计算可用性请求包括标识所述UE的信息和标识在所述UE上执行的应用程序的信息；以及
响应于所述边缘计算可用性请求，向所述UE传输边缘计算可用性回复，其中所述边缘计算可用性回复包括关于可用边缘服务器的信息和其站点能力信息，
其中所述站点能力信息包括关于一个或多个边缘服务器的计算能力以及所述UE与所述一个或多个边缘服务器之间的最大响应时间的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述边缘计算可用性请求包括请求指定地理区域内的边缘计算资源的可用性的信息。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
接收关于信道条件、蜂窝网络参数或在UE上执行的所述应用程序的应用需求中的两者或更多者的信息；
动态地确定在所述UE上执行的所述应用程序的任务是应卸载到边缘服务器还是应在所述UE上本地执行，其中所述确定基于所述信息；以及
响应于确定所述应用程序的所述任务应卸载到所述边缘服务器，传输所述应用程序的所述任务以用于在所述边缘服务器上的卸载执行。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中，在确定在所述UE上执行的所述应用程序的所述任务是应卸载到所述边缘服务器还是应在所述UE上本地执行时，所述方法还包括：
比较卸载的任务执行的体验质量和本地任务执行的体验质量。
5.根据权利要求3所述的方法，
其中，在确定在所述UE上执行的所述应用程序的所述任务是应卸载到所述边缘服务器还是应在所述UE上本地执行时，所述确定基于信道条件、蜂窝网络参数、UE功率条件或应用需求中的三者。
6.根据前述权利要求3所述的方法，
其中，在确定在所述UE上执行的所述应用程序的所述任务是应卸载到所述边缘服务器还是应在所述UE上本地执行时，所述确定基于信道条件蜂窝网络参数、UE功率条件和应用需求。
7.一种方法，包括：
作为服务发现过程的一部分，向蜂窝网络传输边缘计算可用性请求，其中所述边缘计算可用性请求包括标识用户装备UE的信息和标识在所述UE上执行的应用程序的信息；
作为所述服务发现过程的一部分，响应于所述边缘计算可用性请求，从所述蜂窝网络接收边缘计算可用性回复，其中所述边缘计算可用性回复包括关于可用边缘服务器的信息和其站点能力信息，
其中所述服务发现过程在找到满足一个或多个应用程序关键性能指标KPI的适当边缘服务器时被使用，其中所述一个或多个应用程序KPI中的第一KPI包括响应时间，其中所述响应时间包括以下中的至少一项：边缘计算可用性请求和响应分组的往返时间、所述适当边缘服务器处的处理时间，以及与消耗3GPP核心网络容量的所述适当边缘服务器相关联的时间。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
基于所述关于可用边缘服务器的信息和所述站点能力信息来确定所述应用程序的任务应卸载到的一个或多个边缘服务器。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述所述边缘计算可用性请求包括请求指定地理区域内的边缘计算资源的可用性的信息。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括：
传输所述应用程序的任务以用于在所述边缘服务器上的卸载执行；以及
将包括任务参数的消息传输到所述边缘服务器或所述蜂窝网络中的一者或多者，其中所述任务参数包括任务优先级、最大响应时间要求、周期性或计算复杂性中的两者或更多者。
11.根据权利要求7所述的方法，还包括：
确定所述应用程序的任务由于所述UE处的不良信道条件或不足的功率水平中的一者或多者而不能在所述边缘服务器上执行或不能在所述UE上本地执行；
其中响应于确定所述任务不能在所述边缘服务器上执行或不能在所述UE上本地执行，所述UE不传输所述应用程序的所述任务以用于在所述边缘服务器上的卸载执行，并且也不在所述UE上本地执行所述任务。
12.根据权利要求11所述的方法，
其中，响应于确定所述任务不能在所述边缘服务器上执行或不能在所述UE上本地执行，所述方法还包括：
生成用于在将来的时间分配用于所述任务的执行的联网和计算资源的信息。
13.根据权利要求7所述的方法，还包括：
接收关于信道条件、蜂窝网络参数或在UE上执行的应用程序的应用需求中的两者或更多者的信息；以及
动态地确定在所述UE上执行的所述应用程序的任务是应卸载到边缘服务器还是应在所述UE上本地执行，其中所述确定基于所述信息。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在确定在所述UE上执行的所述应用程序的所述任务是应卸载到所述边缘服务器还是应在所述UE上本地执行时，所述方法还包括比较卸载的任务执行的体验质量和本地任务执行的体验质量。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述确定基于信道条件、蜂窝网络参数、UE功率条件或应用需求中的三者。
16.一种装置，包括：
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为使用户装备UE执行根据权利要求7至15中任一项所述的方法。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括：
无线电部件，所述无线电部件可操作地耦接到所述至少一个处理器。
18.一种装置，包括：
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为使蜂窝网络实体执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
19.一种存储介质，存储有程序指令，所述程序指令能够由一个或多个处理器执行，以使蜂窝网络实体执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
20.一种存储介质，存储有程序指令，所述程序指令能够由一个或多个处理器执行，以使用户装备执行根据权利要求7至15中任一项所述的方法。
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