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CN109600432B - 内容中心移动边缘网络用户动态接入方法 - Google Patents

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CN109600432B CN201811463076.2A CN201811463076A CN109600432B CN 109600432 B CN109600432 B CN 109600432B CN 201811463076 A CN201811463076 A CN 201811463076A CN 109600432 B CN109600432 B CN 109600432B
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赵爽
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ShanghaiTech University
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Abstract

本发明涉及一种内容中心移动边缘网络用户动态接入方法，其特征在于，通过接入节点接收并上报用户服务请求、自身特性及网络环境至控制器，控制器通过接入节点上报的服务能力、用户的服务请求以及对用户的服务请求预测结果为参数，为接入节点提供用户动态接入控制策略。由于移动边缘计算/雾计算网络各接入节点具备一定的存储能力，根据接入节点的自身服务能力和网络状态为用户动态地提供文件传输服务，一方面有利用分布式的网络性能优化提升，减小中央控制器与接入节点间链路负载，提升网络运行稳定性；另一方面有利于提高网络整体吞吐量，提升用户服务质量性。

Description

内容中心移动边缘网络用户动态接入方法
技术领域
本发明涉及一种移动边缘计算/雾计算网络中的用户动态接入方法，属于计算和通信技术领域。
背景技术
随着移动数据爆发式增长，当前的网络技术(如4G/WiFi)由于不具备本地数据分析及处理能力，而无法处理当前巨大的数据增长。同时，海量的数据使得基于云服务器的网络价格面临诸多问题，如：链路负载过大，时延过重等。另一方面，随着越来越便宜且随处可见的计算、通信及存储资源催生了新一代的网络价格，即移动边缘计算/雾计算网络技术。该技术有效地利用云端到用户端之间的计算、通信以及存储资源，同时也可以可支持高速数据通信以及延时敏感的应用。此外，由于计算节点的位置及服务能力的灵活部署，也为用户为中心的服务提供了便利。
为了缓解传输链路压力，减小文件传输时延，已有的做法是将文件分布式地存储在网络边缘节点上，在该模式下，所有的边缘计算节点的全部服务能力信息均上传给计算节点中央控制器。计算节点中央控制器通过优化网络边缘计算节点上的文件存储，来为移动用户提供较低时延的文件传输服务。在此服务模式下，未考虑移动用户与计算节点之间的动态关联(即用户的动态接入)，这也直接影响到用户的服务质量。同时，由于在边缘计算网络中/雾计算网络中，中央控制节点往往具备较强的分析计算能力，在一定误差范围内，对用户的文件请求具有预测能力，通过利用中央控制节点对用户文件请求的预测结果，可进一步提高用户服务质量。
发明内容
本发明的目的是：减小文件传输服务时延，提高网路吞吐量。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种内容中心移动边缘网络用户动态接入方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、用户向至少一个接入节点发送请求文件传输服务的服务请求；
第二步、接入节点接收并上报用户的服务请求、自身服务能力和当前网络状态至网络中央控制器；
第三步、网络中央控制器对每个用户来自不同接入节点转发而来的同一服务请求只作一次处理，将该服务请求放入文件请求队列，同时，网络中央控制器基于接收到的服务请求利用用户行为分析预测算法计算得到未来一段时间内的同一用户的预测服务请求，在将同一用户的服务请求放入文件请求队列的同时，同步地将预测服务请求放入文件请求预测队列；
第四步、网络中央控制器利用用户请求队列、预测请求队列以及当前的网络状态，计算当前时隙的用户动态接入策略，并发送给各个接入节点；
第五步、各接入节点根据接收到的用户动态接入策略，在所有用户中选取一定的用户与其相连，并为之提供文件服务，各接入节点根据是否提供服务决定是否需将服务结果返回至网络中央控制器，网络中央控制器根据各个接入节点上报的服务结果，更新用户服务请求队列。
优选地，第一步中，所述服务请求包括文件请求大小、文件请求类型及服务质量需求。
优选地，第四步中，当前时隙的用户动态接入策略的计算方法包括以下步骤：
步骤401、对当前时隙各用户的文件请求队列、文件请求预测队列以及网络控制参数进行求和；
步骤402、将各用户在当前时隙与各个接入节点间的信道状态参数与步骤401得到的求和结果进行乘积，乘积结果作为各个用户的动态接入策略控制参数；
步骤403、网络中央控制器在全局范围内选择具有最大动态接入策略控制参数的用户接入网络，同时保证每个用户最多与一个接入节点相连，每个接入节点最多与一个用户相连。
优选地，第五步中，所述服务结果包括当前接入节点服务的用户对象、所服务的文件大小及类型。
本发明给出一种基于用户行为预测的内容中心移动边缘网络中用户动态接入方法，利用对用户行为的预测结果以及网络动态特性，对用户进行动态接入控制，以提供低时延/高网络吞吐服务。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
由于移动边缘计算/雾计算网络各接入节点具备一定的存储能力，根据接入节点的自身服务能力和网络状态为用户动态地提供文件传输服务，一方面有利用分布式的网络性能优化提升，减小中央控制器与接入节点间链路负载，提升网络运行稳定性；另一方面有利于提高网络整体吞吐量，提升用户服务质量性。
附图说明
图1为文件请求服务结构图；
图2为文件请求流程图；
图3为接入节点能力上报流程图；
图4为用户动态接入策略提供流程图；
图5为文件服务提供流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，在移动边缘计算/雾计算网络中，用户可以通过向网络中接入节点层发送带有文件服务请求参数的服务请求，接入节点将接收到的服务请求及自身服务能力、网络状态发送至网络中央控制器，网络中央控制器基于对当前用户的服务请求的预测结果、当前未服务的用户请求、各接入节点的能力以及网络状态，为各用户指定动态接入策略，接入层完成用户接入控制，并为其提供文件传输服务。
本发明提供一种基于用户行为预测的移动边缘网络中用户动态接入方法，该方法的目的是在移动边缘计算/雾计算网络中提供一种在线文件传输服务，结合预测调度兼顾接入节点服务性能，基于用户动态接入网络为其提供相应的文件传输服务策略，包括以下步骤：
第一步、用户向至少一个接入节点发送请求文件传输服务的服务请求，服务请求包括文件请求大小、文件请求类型及服务质量需求；
第二步、接入节点接收并上报用户的服务请求、自身服务能力和当前网络状态至网络中央控制器；
第三步、网络中央控制器对每个用户来自不同接入节点转发而来的同一服务请求只作一次处理，将该服务请求放入文件请求队列，同时，网络中央控制器基于接收到的服务请求利用用户行为分析预测算法计算得到未来一段时间内的同一用户的预测服务请求，在将同一用户的服务请求放入文件请求队列的同时，同步地将预测服务请求放入文件请求预测队列；
第四步、网络中央控制器利用用户请求队列、预测请求队列以及当前的网络状态，计算当前时隙的用户动态接入策略，并发送给各个接入节点，其中：当前时隙的用户动态接入策略的计算方法包括以下步骤：
步骤401、对当前时隙各用户的文件请求队列、文件请求预测队列以及网络控制参数进行求和；
步骤402、将各用户在当前时隙与各个接入节点间的信道状态参数与步骤401得到的求和结果进行乘积，乘积结果作为各个用户的动态接入策略控制参数；
步骤403、网络中央控制器在全局范围内选择具有最大动态接入策略控制参数的用户接入网络，同时保证每个用户最多与一个接入节点相连，每个接入节点最多与一个用户相连；
第五步、各接入节点根据接收到的用户动态接入策略，在所有用户中选取一定的用户与其相连，并为之提供文件服务，各接入节点根据是否提供服务决定是否需将服务结果返回至网络中央控制器，服务结果包括当前接入节点服务的用户对象、所服务的文件大小及类型。，网络中央控制器根据各个接入节点上报的服务结果，更新用户服务请求队列。
如图2所示，当用户产生服务请求时，用户将对接入节点层各接入节点发送服务请求R，R＝(A,F,T)，式中：A表示文件请求大小；F表示文件请求类型；T表示用户特性，包括用户位置等。
如图3所示，网络中的接入节点将所接收的服务请求R、自身服务能力及网络状态等信息上报至网络中央控制器。
如图4所示，网络中央控制器基于所接收的服务请求R，对服务请求R的预测结果，接入节点的服务能力及网络状态，为用户指定动态接入策略，并将该策略发送至各接入节点。
网络中央控制器在制定用户动态接入策略时以一定的服务性能指标为依据。例如，对于低时延要求任务，网络中央控制器需要制定最小化文件传输时延的接入策略。
如图5所示，接入节点根据网络中央控制器提供的用户接入控制策略来进行用户接入控制并完成文件请求服务的过程。
接入节点在完成用户文件请求服务后，根据是否进行文件传输服务，选择是否将处理结果返回给网络中央控制器，以便网络中央控制器更新用户文件请求队列，以计算下一轮用户接入策略。

Claims (3)

1.一种内容中心移动边缘网络用户动态接入方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、用户向至少一个接入节点发送请求文件传输服务的服务请求；
第二步、接入节点接收并上报用户的服务请求、自身服务能力和当前网络状态至网络中央控制器；
第三步、网络中央控制器对每个用户来自不同接入节点转发而来的同一服务请求只作一次处理，将该服务请求放入文件请求队列，同时，网络中央控制器基于接收到的服务请求利用用户行为分析预测算法计算得到未来一段时间内的同一用户的预测服务请求，在将同一用户的服务请求放入文件请求队列的同时，同步地将预测服务请求放入文件请求预测队列；
第四步、网络中央控制器利用用户请求队列、预测请求队列以及当前的网络状态，计算当前时隙的用户动态接入策略，并发送给各个接入节点；
第五步、各接入节点根据接收到的用户动态接入策略，在所有用户中选取一定的用户与其相连，并为之提供文件服务，各接入节点根据是否提供服务决定是否需将服务结果返回至网络中央控制器，网络中央控制器根据各个接入节点上报的服务结果，更新用户服务请求队列。
2.如权利要求1所述的一种内容中心移动边缘网络用户动态接入方法，其特征在于，第一步中，所述服务请求包括文件请求大小、文件请求类型及服务质量需求。
3.如权利要求1所述的一种内容中心移动边缘网络用户动态接入方法，其特征在于，第五步中，所述服务结果包括当前接入节点服务的用户对象、所服务的文件大小及类型。
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