基于社交D2D网络的边缘计算与预存储资源分配技术研究

摘要

近年来，随着手机和其它智能设备的普及，网络数据流量呈现出爆炸式增长的趋势。下一代通信技术中，基于社交网络的无线预存储技术和边缘计算技术可以将存储任务和计算任务利用社交网络关系分配给移动终端设备。这不仅可以提高资源利用率，缓解流量压力，而且还可以降低传输时延和计算时延。然而，如何选择最优的终端进行预存储与边缘计算以及如何对缓存和计算任务进行分配足该领域急需解决的问题。本文围绕以上问题展开研究，并取得如下成果: (1)针对基于社交网络的蜂窝通信系统，提出一种多对一匹配算法来解决文件分配问题。该策略可有效降低网络系统的平均下载时延。仿真结果表明，所提出的算法比其它基准算法具有更好的性能。 (2)针对社交网络中重要用户难以选择与租用的问题，提出多对一重要用户匹配算法与多对多文件分配算法。多对一的匹配算法将重要用户作为竞争资源，并结合终端用户的社交属性以及物理连接属性，实现重要用户的选择分配与租用定价。多对多匹配的文件分配算法解决了流行文件的分配问题。仿真结果表明提出的算法能有效实现社会效益最大化和平均下载时延最小化。 (3)针对用户设备计算资源匮乏的问题，提出一种基于社交网络的边缘计算节点选择算法。结合用户设备的通信特性，计算特性以及社交特性，可有效选择边缘计算节点。仿真结果表明提出的算法可有效实现社会效益最大化以及平均计算代价最小化。 最后，总结了全文工作和不足之处，并对后续的研究进行了探讨和展望。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1论文的背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1 D2D通信技术的研究现状

1．2．2社交网络的研究现状

1．2．3现有问题分析

1．3本文所作的工作及章节安排

2预存储技术中多对一文件分配算法设计

2．1相关概念简介

2．1．1社交网络相关概念简介

2．1．2匹配理论相关概念简介

2．2系统模型

2．2．1社交D2D通信模型

2．2．2文件请求模型分析

2．2．3信道模型分析

2．2．4社交网络关系分析

2．3数学建模

2．4多对一文件分配算法

2．4．1匹配理论相关定义

2．4．2文件分配算法

2．5仿真与结果分析

2．6本章小结

3预存储技术中双层匹配算法设计

3．1系统模型

3．1．1多个CP参与的D2D网络模型

3．1．2社交特性和物理特性分析

3．2数学建模

3．2．1重要用户租用匹配问题

3．2．2文件分配问题

3．3双层匹配算法

3．3．1匹配理论相关的定义

3．3．2多对一重要用户选择算法

3．3．3多对多文件分配算法

3．4匹配算法性能分析

3．4．1匹配算法稳定性分析

3．4．2匹配算法的收敛性分析

3．4．3匹配算法的最优性分析

3．5仿真结果

3．6本章小结

4边缘计算技术中双层多对一匹配算法设计

4．1系统模型

4．1．1网络模型分析

4．1．2通信模型分析

4．1．3边缘计算模型分析

4．2边缘计算节点性能分析

4．3数学建模

4．3．1边缘计算节点选择问题建模

4．3．2计算卸载问题建模

4．4双层多对一匹配算法

4．4．1边缘计算节点选择算法

4．4．2计算卸载优化算法

4．5仿真与结果分析

4．6本章小结

5总结与展望

5．1总结

5．2展望

致谢

参考文献

附录