移动物联网智能通信与计算
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1.2 服务迁移模型

本章构建的随机移动模型如图1.1所示,其中包含一组边缘服务器={1,2,…,K}和用户={1,2,…,N}。每个边缘服务器都通过高速光纤连接到路侧单元(Road Side Unit,RSU)。为了建模用户的移动性,本章设定卸载服务以离散时隙的形式调度,时隙集合表示为={0,1,…,T−1}。根据完成任务所需要的时隙数来区分高速场景和低速场景。如果一项任务能够在一个时隙内由一台服务器独立完成,则该场景被视为低速场景,其中用户移动相对较慢,并且计算卸载过程消耗的时间较短;如果任务需要多个服务器在多个时隙内通过服务迁移来协作完成任务,则该场景被视为高速场景,其中用户在多个服务器的覆盖范围内高速移动,并且用于计算卸载的通信连接可维持相对较长的时间。本章研究主要关注高速移动场景,MU 通过正交频分多址(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access, OFDMA)技术与边缘服务器通信。当多个MU同时访问一台边缘服务器时,通信信道划分出多个子信道。每个通信用户分别占用一个子信道,且用户之间不产生干扰。

图1.1 随机移动模型

本章设定服务请求的生成服从伯努利过程。MUi的服务请求由三个变量定义,即。其中di表示MUi服务请求的数据大小;Ci表示完成该服务所需的CPU周期数;表示该服务请求的最大容忍时延。服务器状态信息(Server State Information,SSI)由三个变量定义,如服务器k的状态信息为{Fk,Bk,Dk}。其中Fk表示服务器k的计算能力;Bk表示服务器k的通信带宽;Dk表示服务器 k 的最大存储容量。边缘服务器可能耗费多个时隙(用Δt表示)来完成每个请求,本模型假设数据上传和输出回传过程不会中断,即服务迁移仅在任务处理过程中发生。变量ξ′表示t时隙的服务部署决策,则二元矩阵形式如下:

其中,若在时隙t时由服务器k向用户i提供MEC服务,;否则,