在蜂窝通信系统中联合确定计算卸载和内容预取的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于在移动无线通信网络中联合确定所述移动网络中的多个用户设备(UE)的计算卸载和数据预取的方法和系统。所述方法包括：使用设置在所述移动无线通信网络中的决策模块来处理指示移动无线通信网络状态的数据，所述移动无线通信网络状态包括附接到所述网络的一个或多个UE的状态。所述决策模块被配置为确定包括所述一个或多个UE的移动无线通信网络的状态是否足以支持至少一个所述UE的联合计算卸载和数据预取。在作出肯定确定的情况下，所述决策模块可以向UE发送消息，以使所述UE能够将所述UE的一部分计算负载卸载到网络边缘计算节点、移动无线通信网络服务器和与所述移动无线通信网络连接的网络中的服务器中的一个，并且将数据预取到网络边缘计算节点、移动无线通信网络服务器和移动无线通信网络数据高速缓存器中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在蜂窝通信系统中联合确定计算卸载和内容预取的方法和系统
本专利技术总体上涉及一种在蜂窝通信系统中联合确定计算卸载和内容预取的方法和系统，更具体地但非排他地涉及一种在采用移动边缘计算(MEC)范式的长期演进(LTE)网络中联合并动态地确定计算卸载和内容预取的方法和系统。
技术介绍
无线通信系统被广泛应用于提供各种电信服务，例如，电话、视频、数据、消息传送和广播。典型的无线通信系统可以采用多址接入技术，该技术能够通过共享可用系统资源(例如，带宽、发射功率)支持与多个用户进行通信。这种多址技术的例子包括：码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、单载波频分多址(SC-FDMA)系统和时分同步码分多址(TD-SCDMA)系统。在各种电信标准中已采用了这些多址接入技术以提供使不同无线设备能够在市政、国家、地区乃至全球层面进行通信的通用协议。电信标准的一个例子是LTE。LTE是第三代合作伙伴计划(3GPP)颁布的通用移动通信系统(UMTS)移动标准的一组增强标准。LTE被设计成通过以下而更好地支持移动宽带上网：提高频谱效率，降低成本，改进服务，利用新频谱，更好地与优选地在下行链路(DL)上使用OFDMA、在上行链路(UL)上使用SC-FDMA的其他开放标准集成。近年来，对移动(蜂窝)通信网络上的丰富多媒体业务的需求已经在增加。然而，由于当前移动网络的集中式架构，无线接入网络和回程网络的无线链路容量以及带宽实际上无法应对移动业务的爆炸性增长。尽管移动网络运营商(MNO)和网络设备供应商一直不断努力通过在LTE和演进型LTE系统的物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)采用尖端技术(例如，海量多输入多输出(MIMO)天线方案、载波聚合方案和协调多点(CoMP)发射/接收方案)来增强无线链路带宽，但是，无线电频谱的利用效率正达到其理论上限。近年来，由于移动无线通信设备(举例来说，例如智能电话)的处理能力的提高，诸如图像识别、游戏、虚拟现实、增强现实和语音识别的计算密集型移动应用越来越受欢迎。此外，诸如音乐和电影视频的视频流的数据流是受欢迎的。然而，这些应用程序和数据流的计算负载和数据内容要求通常导致服务质量(QoS)问题，这又导致应用程序用户的体验质量(QoE)问题以及移动设备电池的快速耗电的问题。解决这个问题的一种方法是利用计算卸载。将计算密集型任务卸载到资源丰富的服务器可以降低移动设备的功耗并减少密集型任务的计算时间，从而导致改进的QoS和QoE。同时，也可以通过数据预取来改进QoS和QoE。在客户端-服务器模式中传送内容时，客户端通常向服务器发出内容请求，并且服务器响应所请求的内容。在某些情况下，服务器通常等待客户端设备或其他设备请求相同的或下一个的内容。为了加快进程，已知的是让服务器预取某些内容，以便当客户端请求传送这些内容时已将要发送给客户端设备的内容准备好。当多个移动设备正请求或者被预测到请求相同的内容(举例来说，例如音乐下载、视频流等)时，预取和缓存内容也是有效的。US8943348公开了一种同时考虑卸载计算的计算时间和功耗的决策方法。然而，它不涉及内容预取，并且在执行计算卸载时，它不考虑网络状况和网络成本。US2014/0310709公开了一种用于将移动应用暂时地和/或部分地卸载到服务器中的一个或多个远程虚拟机的技术，包括：在远程虚拟机建立安装在移动设备上的移动应用程序的应用程序副本，停止移动设备上的移动应用程序，以及在一段时间内将移动应用程序的操作卸载到远程虚拟机处的应用程序副本。然而，它不涉及内容预取，并且在执行计算卸载时，它不考虑网络状况和网络成本。US2014/0379840公开了一种用于预测性预取的修改服务器，由此，当客户端请求第一对象时，服务器可以为客户端预测性地预取第二对象。但是，它不处理计算卸载。US8880652公开了一种对通过移动计算设备的屏幕显示的网页进行预测性高速缓存的方法。在移动计算设备处接收到加载请求，其中该加载请求包括当前时间戳和地址。地址指向存储当前地址内容副本的远程服务器。移动计算设备确定是否存在预先缓存在移动计算设备上的地址内容的副本。移动计算设备确定当前时间戳和预先缓存的时间戳之间的差异是否大于先验时性值。如果是，则移动计算设备在移动计算设备上的该地址处的移除服务器预先缓存地址内容的当前副本。然后，移动计算设备提供地址内容的当前副本以在其屏幕上显示。但是，它不处理计算卸载。X.Chen等人于2016年10月5日在IEEE/ACMTransactionsonNetworking第24卷第5期发表的“EfficientMulti-UserComputationOffloadingforMobile-EdgeCloudComputing”公开了一种用于多通道无线干扰环境中的移动边缘云计算的多用户计算卸载。它提出了移动设备用户之间的分布式计算卸载决策方案。移动边缘云计算的通信和计算方面都被考虑在内。然而，它并不解决网络内的内容预取和用户移动性。D.Liu等人于2016年9月在IEEECommunicationsMagazine第54卷第9期第22-28页发表的“CachingattheWirelessEdge:DesignAspects，Challenges,andFutureDirections”公开了一种用于预测人口分布和用户偏好以及错误信息的影响的方法。其公开了缓存系统、内容布局和传送的两个方面。其描述了光谱效率、能量效率和缓存大小之间的权衡。但是，它不处理计算卸载。SergeyAndreev等人于2016年在IEEECommunicationsMagazine第54卷第8期第60-69页发表的“Exploringsynergybetweencommunications,caching,andcomputingin5G-gradedeployments”描述了利用融合通信、缓存和计算架构的全面协同作用而需要综合考虑的所有相关的实际因素，包括内容请求的结构、每个回程连接的成本和运行成本、用户移动性控制、运行应用程序的要求等。虽然有一些卸载和缓存的建议，但它们是被联合考虑的。US2015/0215816公开了一种具有驻留在移动设备上并连接到云服务器的移动应用客户端的系统。该系统被设置成分析用户内容消费并向移动设备提供预取计划。移动设备被配置为根据时间表部分地预取内容。但是，它不处理计算卸载。US8799480公开了一种在无线无线电接入网络(RAN)中预取内容数据以改进用户的QoE并减少某些内容对象的传送时间的方法。但是，它不处理计算卸载。一些影响移动通信网络中(特别是移动通信网络边缘处)的计算卸载性能的因素包括计算能力、存储容量和无线接入效率。例如，如果太多的移动设备选择将其计算负载中的一些同时卸载到网络的边缘，则这可能在移动设备之间产生相当大的干扰，该干扰可能会降低移动设备的所有终端用户的QoE。此外，在有限的资源条件下，当试图维护或改进QoS和/或QoE时也应有效地考虑预取数据，这是因为计算卸载和内容预取操作必须在相同的有限资源条件下运行，即竞争相同的有限资源。卸载计算负荷和/或预取内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在移动无线通信网络中联合确定多个用户设备(UE)的计算卸载和数据预取的方法，所述方法包括：在设置在所述移动无线通信网络中的决策模块处：处理指示移动无线通信网络状态的数据，所述移动无线通信网络状态包括附接到所述网络的一个或多个UE的状态；以及确定包括所述一个或多个UE的移动无线通信网络的状态是否足以支持所述UE中的至少一个的联合计算卸载和数据预取；以及响应于在所述决策模块处的所述确定：使UE能够将其计算负载的一部分卸载到网络边缘计算节点、移动无线通信网络服务器和与所述移动无线通信网络连接的网络中的服务器中的一个；以及将用于所述多个UE中的所述一个UE的数据预取到网络边缘计算节点、移动无线通信网络服务器和移动无线通信网络数据高速缓存器中的一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.07 US 15/615,9881.一种用于在移动无线通信网络中联合确定多个用户设备(UE)的计算卸载和数据预取的方法，所述方法包括：在设置在所述移动无线通信网络中的决策模块处：处理指示移动无线通信网络状态的数据，所述移动无线通信网络状态包括附接到所述网络的一个或多个UE的状态；以及确定包括所述一个或多个UE的移动无线通信网络的状态是否足以支持所述UE中的至少一个的联合计算卸载和数据预取；以及响应于在所述决策模块处的所述确定：使UE能够将其计算负载的一部分卸载到网络边缘计算节点、移动无线通信网络服务器和与所述移动无线通信网络连接的网络中的服务器中的一个；以及将用于所述多个UE中的所述一个UE的数据预取到网络边缘计算节点、移动无线通信网络服务器和移动无线通信网络数据高速缓存器中的一个。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述决策模块被配置为仅在所述移动无线通信网的控制面中操作。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述决策模块嵌入在所述移动无线通信网络的移动性管理实体(MME)中。4.根据权利要求1所述的方法，其中，指示移动无线通信网络状态的数据包括指示当前状态的数据和指示将来状态的数据，所述移动无线通信网络状态包括附接到所述网络的一个或多个UE的状态。5.根据权利要求1所述的方法，其中，指示一个或多个UE的状态的数据包括指示UE缓冲器状态和UE用户体验质量(QoE)中的一个或多个的数据。6.根据权利要求1所述的方法，其中，指示所述移动无线通信网络状态的数据包括指示所述网络中用户的移动性模式、网络负载和网络成本中的一个或多个的数据。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述决策模块被配置为通过解决下述优化问题作出决策：和其中，假设在所述移动无线通信网络中有K个工作站(UE)、M个服务器和C个数据高速缓存器；并且其中：us：指UE；是在时隙t...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·杰克赫提亚，王陆，于非，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81