一种在线VMEC服务网络选择的迁移方法技术

本发明专利技术涉及一种在线VMEC服务网络选择的迁移方法，属于移动通信领域。该方法包括：S1：建立VMEC数学模型；S2：在时隙t扫描相邻可接入的网络，并进行网络筛选；S3：在时隙t+1重复S2，得到t+1时隙的初始网络选择和迁移放置作为初始策略；S4：网络选择和服务放置优化：计算t+1时隙初始策略的三种时延并进行比较；根据三种时延的比较结果更新t+1时隙的初始策略得到t+1时隙优化后的服务迁移策略Φ(t+1)；最后依据策略Φ(t+1)进行接入网选择和服务放置；S5：在下一时隙，重复步骤S3和S4，得到在时间T内，每个时隙的接入网选择和服务迁移策略。本发明专利技术能够最小化车辆在移动过程中进行网络选择和制定服务迁移策略的时延，提高用户的服务质量。

【技术实现步骤摘要】
一种在线VMEC服务网络选择的迁移方法
本专利技术属于移动通信领域，涉及一种在线VMEC服务网络选择的迁移方法。
技术介绍
移动边缘计算(MobileEdgeComputing,MEC)作为C-Ran架构的补充，为在无线接入网络范围内的移动用户提供通信和强大的计算能力。因此，MEC不仅支持多种应用，例如无人驾驶，虚拟现实，增强现实，机器人技术和沉浸式媒体。还具有异构接入技术(例如4G，5G，WiFi和固定连接)的优势。ETSI在2017年正式宣布，移动边缘计算进入第二阶段，并将其名称修改为多接入边缘计算(Multi-accessEdgeComputing,MEC)。在范围扩展之后，MEC服务器可以由运营商部署在不同的位置(例如4G中的eNB和5G中的gNB)，或者和光纤网络，WiFi接入点共同部署。这种转换不仅可以更好地促进通信功能，还可以更好地为用户提供计算，缓存和控制等服务。MEC的挑战之一是根据用户的移动性动态卸载或迁移服务。在MEC中处理用户移动性的一种常用方法是迁移服务。其通常将服务迁移到靠近用户的位置，以减少通信延迟。移动性管理是3GPP的基本功能，同时移动性也是MEC固有的特征。为了保证业务的连续性，当用户移动时，MEC可以为用户选择就近的服务器，使用户不会感受到业务的中断。车联网(InternetofVehicles,IoV)是MEC的七大热门场景之一。车联网场景中有大量终端用户，如联网汽车，路侧单元，车载智能设备，支持V2X(VehicletoEverything,V2X)服务的智能手机等。联网汽车作为新型的移动终端，受到广泛关注。车联网对于车到车和车到设备传输时延的要求极为严苛。车载边缘计算(VehicularMobileEdgeComputing,VMEC)是多接入边缘计算和车联网的集成。VMEC可以把车联网云“下沉”至分布式部署的移动通信基站(例如基站、小基站或汇聚站点)并托管服务，同时利用MEC服务器来承载车联网应用。将数据及计算组件就近存储于离车辆较近的应用虚拟机中，能够有效地减少通信时延，满足车联网业务的严苛要求。在车辆移动时，通过将服务迁移至就近的MEC服务器来对车辆继续提供稳定的服务，从而确保车联网业务的稳定，提升用户体验。MEC服务器可以和接入点联合部署，也可以部署在一个或多个接入点附近，即一个或多个接入点共享一个MEC服务器。在部署了MEC服务器的移动网络中，当用户在不同服务器之间移动，通常利用服务迁移来保证服务的连续性。由于MEC网络服务对象大多是移动用户，因此用户移动性带来的问题不可忽视。移动性管理是移动通信和网络中的关键技术，用于保证用户移动中的通信和业务连续性。因此，当前VMEC业务的研究核心在于如何在车辆高速移动的情形下保证服务的连续性，这与传统的移动性管理息息相关。VMEC的移动性管理可以分为两个方面：终端(车辆)的移动性管理和车联网服务的移动性管理。车辆的移动性管理是车联网服务的移动性管理的先决条件。确保联网车辆始终访问最合适的接入点，能够为车联网服务的移动性管理提供很好的参考基础。将车联网各种服务卸载或迁移至正确的边缘服务器中，可以减少由于车辆的移动而引起的服务迁移，同时降低由服务迁移引起的时延和能耗。而目前对服务卸载，服务迁移的研究很多，其考虑主要因素是时延和能耗。往往忽略了在移动过程中的网络切换对服务卸载和服务迁移产生的影响。现有针对上述问题也有一些研究，如下所述：公开号为CN109691147A的专利申请“动边缘计算服务的重新定位”，考虑了MEC场景中，通信切换和服务迁移之间的时序关系。该方案中，终端对切换进行预测，在可能的一个或多个基站的MEC服务器中建立当前服务的影子副本，并不断进行同步。由通信切换触发服务重新定位，当确认切换目标基站，销毁其他服务器中的影子副本。当触发切换后立即触发服务和其影子副本之间的重新定位。影子副本具有服务相关数据，可以极大地减少服务切换的时间。但该方案中，不明确切换预测的具体目标，当服务过大时，将会向多个服务器发送服务数据进行同步，占用过多服务器资源以及网络资源；也未明确切换预测的时间维度，如果预测的时间跨度过短，导致在切换时服务数据未同步完毕，无法执行服务切换，或者服务切换时间将会增加，将导致更长的服务中断时间。公开号为CN111132253A的专利申请“一种通信切换和服务迁移的联合移动性管理方法”，公开了在具备移动边缘计算节点的网络中，设置了移动性管理相关的逻辑功能实体——切换管理实体和服务迁移管理实体。通过切换管理实体预测通信切换时刻和目标接入点，通过服务迁移管理实体首先判断是否进行服务迁移，若需要则预测服务迁移进入停机拷贝阶段的开始时刻，当该时刻与预测的通信切换时刻重合时，通知当前服务节点进行服务迁移，对通信切换以及服务迁移过程中的时间顺序进行决策，减少了用户移动期间内服务总中断时间。但该方案中，未考虑在网络切换和服务器迁移过程中产生的能耗问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种在线VMEC服务网络选择的迁移方法，能够有效降低车辆在移动过程中的对边缘网络进行选择和服务迁移引起的时延，提高用户的服务质量。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种在线VMEC服务网络选择的迁移方法，具体包括以下步骤：S1：建立VMEC数学模型；在MEC车联网场景中包含联网车辆、接入点和边缘服务器；建立移动边缘计算场景时延的目标优化函数w，其中时延包括切换时延、通信时延、传输时延、计算时延和迁移时延；S2：在时隙t扫描相邻可接入的网络，并进行网络筛选，将部分覆盖范围小和信号强度弱的网络去除，生成筛选后的网络集合作为可选择的边缘云；计算所有策略的w，选择满足w最小的接入网选择ΦX(t)和服务放置策略ΦY(t)作为初试策略Φ(t)；S3：在时隙t+1重复步骤S2，得到t+1时隙的初始网络选择ΦX′(t+1)和迁移放置ΦY′(t+1)作为初始策略Φ′(t+1)；S4：网络选择和服务放置优化：计算t+1时隙初始策略的三种时延并进行比较；其中三种时延包括：边缘云未改变下网络不切换和服务不进行迁移的时延Dnsnm、同一边缘云中网络切换但服务不进行迁移的时延Dsnm、边缘云改变时网络进行切换但服务不进行迁移的时延Dsm；根据三种时延的比较结果更新t+1时隙的初始策略得到t+1时隙优化后的服务迁移策略Φ(t+1)；最后依据策略Φ(t+1)进行接入网选择和服务放置；S5：在下一时隙，重复步骤S3和S4，这样就可以得到在T个时间帧内，每个时隙的接入网选择和服务迁移策略。进一步，步骤S1中，建立MEC车联网场景下移动边缘计算场景数学模型，具体包括：在MEC车联网场景中包含联网车辆、接入点和边缘服务器；使用集合和集合表示车辆的任务集；假定车辆到基础设施的网络选择和服务迁移策略是在时隙结构中做出的，并且时间轴离散为T个时间帧，即在每个时隙t，系统都要为联网车辆进行网络选择和制定服务迁移策略。进一步，步骤S1中，关于时延的优化目标函数为：...

【技术保护点】
1.一种在线VMEC服务网络选择的迁移方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：/nS1：建立VMEC数学模型：建立移动边缘计算场景时延的目标优化函数w，其中时延包括切换时延、通信时延、传输时延、计算时延和迁移时延；所述VMEC是车载边缘计算；/nS2：在时隙t扫描相邻可接入的网络，并进行网络筛选，将部分覆盖范围小和信号强度弱的网络去除，生成筛选后的网络集合

【技术特征摘要】
1.一种在线VMEC服务网络选择的迁移方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1：建立VMEC数学模型：建立移动边缘计算场景时延的目标优化函数w，其中时延包括切换时延、通信时延、传输时延、计算时延和迁移时延；所述VMEC是车载边缘计算；
S2：在时隙t扫描相邻可接入的网络，并进行网络筛选，将部分覆盖范围小和信号强度弱的网络去除，生成筛选后的网络集合作为可选择的边缘云；计算所有策略的w，选择满足w最小的接入网选择ΦX(t)和服务放置策略ΦY(t)作为初试策略Φ(t)；
S3：在时隙t+1重复步骤S2，得到t+1时隙的初始网络选择ΦX′(t+1)和迁移放置ΦY′(t+1)作为初始策略Φ′(t+1)；
S4：网络选择和服务放置优化：计算t+1时隙初始策略的三种时延并进行比较；其中三种时延包括：边缘云未改变下网络不切换和服务不进行迁移的时延Dnsnm、同一边缘云中网络切换但服务不进行迁移的时延Dsnm、边缘云改变时网络进行切换但服务不进行迁移的时延Dsm；根据三种时延的比较结果更新t+1时隙的初始策略得到t+1时隙优化后的服务迁移策略Φ(t+1)；最后依据策略Φ(t+1)进行接入网选择和服务放置；
S5：在下一时隙，重复步骤S3和S4，得到在T个时间帧内，每个时隙的接入网选择和服务迁移策略。


2.根据权利要求1所述的在线VMEC服务网络选择的迁移方法，其特征在于，步骤S1中，建立MEC车联网场景下移动边缘计算场景数学模型，具体包括：在MEC车联网场景中包含联网车辆、接入点和边缘服务器；使用集合和集合表示车辆的任务集；假定车辆到基础设施的网络选择和服务迁移策略是在时隙结构中做出的，并且时间轴离散为T个时间帧，即在每个时隙t，系统都要为联网车辆进行网络选择和制定服务迁移策略。


3.根据权利要求2所述的在线VMEC服务网络选择的迁移方法，其特征在于，步骤S1中，关于时延的优化目标函数为：



其中，dh(t)表示在时隙t联网车辆的接入点切换的切换时延，dl(t)表示在时隙联网车辆的通信时延，dtr(t)表示在时隙t的传输时延，dcom(t)表示在时隙t的计算时延，dmi(t)表示在...

【专利技术属性】
技术研发人员：余翔，刘婷，骆慧庭，李娅，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50