面向5G的分層次分布式云服務(wù)系統(tǒng)資源優(yōu)化調(diào)度與分配.pdf

1、伴隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量占總體數(shù)據(jù)流量的比例越來(lái)越小，取而代之的是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量急劇升高。下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)(5G)必須能夠滿(mǎn)足極高的通信要求：數(shù)以百億計(jì)的移動(dòng)設(shè)備接入需求，應(yīng)用服務(wù)對(duì)計(jì)算處理資源、下載速率、傳輸時(shí)延要求越來(lái)越高，爆發(fā)式增長(zhǎng)的海量數(shù)據(jù)流量正給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，IMT-2020(5G)以及3GPP等標(biāo)準(zhǔn)化組織引入云計(jì)算和虛擬化技術(shù)，提出功能模塊化、服務(wù)分層化、網(wǎng)絡(luò)

2、虛擬化，以及接入面、數(shù)據(jù)面和控制面分離原則。
　　考慮到業(yè)界對(duì)于5G系統(tǒng)的普遍共識(shí)，以及總結(jié)前人研究工作，本文提出了分層次分布式云服務(wù)網(wǎng)絡(luò)模型(HDCSN)，該模型由“接入云+分布式微云+核心云”三層次組成，符合IMT-2020(5G)以及3GPP對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)提出的基本需求。接入云考慮采用中移動(dòng)提出的C-RAN網(wǎng)絡(luò)，部署超高密度的蜂窩小區(qū)以滿(mǎn)足海量移動(dòng)設(shè)備的接入需求。在接入云基礎(chǔ)之上，部署分布式微云系統(tǒng)，將遠(yuǎn)端核心云服務(wù)器的服務(wù)

3、能力遷移到本地區(qū)域，用戶(hù)可以從本地區(qū)域的微云服務(wù)器獲取到高質(zhì)量低時(shí)延的應(yīng)用服務(wù)。
　　移動(dòng)設(shè)備和數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長(zhǎng)，對(duì)無(wú)線資源和虛擬資源的需求也隨之增長(zhǎng)，然而，無(wú)線資源和虛擬資源的增長(zhǎng)速度卻相對(duì)慢了許多。因此，資源如何進(jìn)行高效地調(diào)度和分配，以此增加資源利用率和系統(tǒng)容量成為本文研究的重點(diǎn)問(wèn)題。本文針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了以下研究：
　　1)選取流媒體應(yīng)用作為研究對(duì)象。由于流媒體應(yīng)用對(duì)頻帶、功率、計(jì)算處理以及緩存等資源的消耗量巨大，因此

4、，高效的資源調(diào)度和分配方案會(huì)有更大的優(yōu)勢(shì)。本文提出了資源聯(lián)合調(diào)度與分配方案(JRSA)，依據(jù)不同區(qū)域的業(yè)務(wù)繁忙程度，采用集中式的資源調(diào)度方案；同時(shí)，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)部，C-RAN的無(wú)線資源與微云的虛擬資源之間需要協(xié)調(diào)分配，以盡可能提高資源利用效率。仿真結(jié)果顯示，JRSA方案能夠最大化資源利用效率，同時(shí)，JRSA能夠均衡整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，進(jìn)一步提高資源利用效率和擴(kuò)大系統(tǒng)容量。
　　2)考慮在點(diǎn)播流媒體應(yīng)用服務(wù)場(chǎng)景下的分布式內(nèi)容緩存策略。本

5、文以用戶(hù)獲取應(yīng)用服務(wù)的平均時(shí)延作為服務(wù)的QoS指標(biāo)，通過(guò)分析不同流媒體服務(wù)在不同小區(qū)的流行度差異，提出了改進(jìn)型的分布式聚類(lèi)內(nèi)容緩存與更新方案。仿真結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)方案相比，應(yīng)用改進(jìn)型的內(nèi)容緩存和更新策略，用戶(hù)獲取服務(wù)的時(shí)延得到很大程度降低。同時(shí)，由于采用以負(fù)載均衡為標(biāo)準(zhǔn)的更新方案，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的“熱區(qū)冷區(qū)”負(fù)載不均衡問(wèn)題得到很大程度緩解，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡。
　　3)本文考慮當(dāng)系統(tǒng)處于業(yè)務(wù)繁忙狀態(tài)時(shí)，如何高效利用資源以擴(kuò)大系統(tǒng)容