邊緣計算模式

目錄
“新一代人工智能理論、技術(shù)及應(yīng)用叢書”序
前言
第1章 緒論 1
1.1 邊緣計算的基本理念 1
1.2 邊緣計算：網(wǎng)絡(luò)計算模式的新形態(tài) 4
1.3 邊緣計算模式的技術(shù)演進(jìn) 8
1.4 邊緣計算模式的應(yīng)用現(xiàn)狀 12
1.4.1 智慧城市的邊緣應(yīng)用現(xiàn)狀 12
1.4.2 智能交通的邊緣應(yīng)用現(xiàn)狀 13
1.4.3 智慧家庭的邊緣應(yīng)用現(xiàn)狀 16
1.4.4 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣應(yīng)用現(xiàn)狀 17
1.5 邊緣計算模式的發(fā)展展望 18
1.5.1 邊緣計算操作系統(tǒng) 18
1.5.2 算網(wǎng)融合架構(gòu) 19
1.5.3 空天地一體化邊緣計算系統(tǒng) 19
1.5.4 邊緣原生應(yīng)用開發(fā) 20
1.5.5 綠色/零碳邊緣計算 20
參考文獻(xiàn) 20
第2章 邊緣計算的研究進(jìn)展分析 23
2.1 邊緣計算架構(gòu)、平臺及開發(fā)框架 23
2.1.1 傳統(tǒng)邊緣計算架構(gòu) 23
2.1.2 邊緣層軟件平臺 25
2.1.3 邊緣層硬件平臺 26
2.1.4 邊緣應(yīng)用開發(fā)框架 28
2.2 邊緣層資源與服務(wù)管理 29
2.2.1 邊緣層資源管理方法 30
2.2.2 邊緣層計算基礎(chǔ)服務(wù) 31
2.2.3 邊緣層存儲基礎(chǔ)服務(wù) 33
2.2.4 邊緣層任務(wù)調(diào)度 34
2.3 邊緣層的分布式人工智能理論和方法 36
2.3.1 邊緣智能計算框架 37
2.3.2 邊緣智能模型部署 38
2.3.3 邊緣智能模型訓(xùn)練 40
2.4 邊緣數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù) 42
2.4.1 邊緣數(shù)據(jù)接入與傳輸安全 42
2.4.2 邊緣數(shù)據(jù)計算與存儲安全 44
2.4.3 邊緣層身份認(rèn)證與信任管理 47
參考文獻(xiàn) 49
第3章 邊緣聯(lián)盟計算架構(gòu) 62
3.1 引言 62
3.1.1 從私有到公有的邊緣基礎(chǔ)設(shè)施 63
3.1.2 邊緣計算和云計算的優(yōu)勢互補(bǔ) 63
3.1.3 邊緣聯(lián)盟和云聯(lián)盟的區(qū)別 64
3.2 邊緣聯(lián)盟計算架構(gòu)的整體設(shè)計 65
3.2.1 邊緣聯(lián)盟的原理 65
3.2.2 邊緣聯(lián)盟的體系架構(gòu) 66
3.2.3 邊緣聯(lián)盟的優(yōu)點(diǎn) 68
3.3 基于邊緣聯(lián)盟的服務(wù)*優(yōu)供應(yīng) 69
3.3.1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和動態(tài)變化的服務(wù)需求 69
3.3.2 兩階段資源分配方法 71
3.3.3 邊緣聯(lián)盟的成本*小化 73
3.3.4 邊緣服務(wù)的性能保障 74
3.4 問題轉(zhuǎn)化與服務(wù)供應(yīng)算法 77
3.4.1 問題轉(zhuǎn)化 77
3.4.2 服務(wù)供應(yīng)算法 78
3.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計和性能評估 79
3.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 79
3.5.2 性能評估 80
3.5.3 節(jié)約成本隨動態(tài)請求量的變化 82
3.5.4 邊緣聯(lián)盟的優(yōu)勢 84
3.6 相關(guān)問題討論 86
3.6.1 邊緣聯(lián)盟的*佳時隙長度 86
3.6.2 邊緣聯(lián)盟的規(guī)模控制 87
3.6.3 邊緣聯(lián)盟的服務(wù)供應(yīng)算法 87
3.7 本章小結(jié) 88
參考文獻(xiàn) 88
第4章 混合邊緣計算架構(gòu) 90
4.1 引言 90
4.1.1 問題背景 90
4.1.2 研究現(xiàn)狀 92
4.2 混合邊緣計算架構(gòu)HyEdge的整體設(shè)計 93
4.2.1 邊緣服務(wù)的相關(guān)概念 93
4.2.2 混合邊緣計算環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)模型 93
4.2.3 邊緣服務(wù)的請求和響應(yīng) 94
4.3 問題定義和復(fù)雜度分析 95
4.3.1 通信和計算資源的約束條件 96
4.3.2 邊緣服務(wù)的請求調(diào)度問題 97
4.3.3 問題的復(fù)雜度分析 98
4.4 基于劃分的優(yōu)化算法 99
4.4.1 資源競爭分析 99
4.4.2 問題分解和優(yōu)化 101
4.4.3 算法實(shí)現(xiàn) 104
4.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計和性能評估 106
4.5.1 數(shù)據(jù)集的準(zhǔn)備 106
4.5.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境的設(shè)置 107
4.5.3 實(shí)驗(yàn)方法 108
4.5.4 性能評估 110
4.6 本章小結(jié) 111
參考文獻(xiàn) 112
第5章 移動節(jié)點(diǎn)輔助的邊緣計算架構(gòu) 114
5.1 引言 114
5.1.1 問題背景 114
5.1.2 研究現(xiàn)狀 116
5.2 移動節(jié)點(diǎn)輔助的邊緣計算新架構(gòu)整體設(shè)計 117
5.2.1 邊緣計算新架構(gòu)的基本思想 117
5.2.2 計算和網(wǎng)絡(luò)資源模型 118
5.3 CRI拍賣機(jī)制的設(shè)計 120
5.3.1 用戶請求生成和邊緣任務(wù)確定 121
5.3.2 識別候選任務(wù)和移動邊緣節(jié)點(diǎn) 121
5.3.3 任務(wù)分配 124
5.3.4 任務(wù)處理和獎勵支付 128
5.4 CRI拍賣機(jī)制設(shè)計的理論分析 128
5.4.1 算法的時間復(fù)雜度分析 128
5.4.2 重要性質(zhì)的分析 129
5.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計和性能評估 130
5.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 130
5.5.2 性能評估 132
5.5.3 拍賣機(jī)制的性質(zhì)分析 135
5.6 本章小結(jié) 137
參考文獻(xiàn) 137
第6章 邊緣計算的數(shù)據(jù)協(xié)同存儲和訪問服務(wù) 141
6.1 引言 141
6.1.1 問題背景 141
6.1.2 研究現(xiàn)狀 143
6.2 邊緣數(shù)據(jù)協(xié)同存儲與訪問框架的整體設(shè)計 145
6.3 交換機(jī)虛擬位置的構(gòu)建方法 147
6.3.1 交換機(jī)虛擬坐標(biāo)的產(chǎn)生方法 147
6.3.2 交換機(jī)虛擬坐標(biāo)的調(diào)整方法 148
6.3.3 多跳DT圖的構(gòu)建方法 151
6.4 邊緣網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)存儲和訪問方法 153
6.4.1 邊緣數(shù)據(jù)的存儲操作 153
6.4.2 確定邊緣服務(wù)器 154
6.4.3 邊緣數(shù)據(jù)的訪問操作 155
6.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計和性能評估 156
6.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 156
6.5.2 路由延展指標(biāo)的評估 157
6.5.3 路由條目數(shù)量的評估 158
6.5.4 存儲負(fù)載均衡性能的評估 159
6.6 相關(guān)問題討論 161
6.6.1 數(shù)據(jù)副本對邊緣存儲系統(tǒng)的影響 161
6.6.2 網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性對邊緣存儲系統(tǒng)的影響 161
6.7 本章小結(jié) 162
參考文獻(xiàn) 162
第7章 邊緣計算的數(shù)據(jù)緩存高效索引機(jī)制 164
7.1 引言 164
7.1.1 問題背景 164
7.1.2 研究現(xiàn)狀 166
7.1.3 研究動因 167
7.2 邊緣計算的數(shù)據(jù)緩存索引機(jī)制的整體設(shè)計 168
7.3 基于坐標(biāo)的數(shù)據(jù)索引機(jī)制 171
7.3.1 確定交換機(jī)和數(shù)據(jù)索引的虛擬坐標(biāo) 172
7.3.2 發(fā)布數(shù)據(jù)索引的方法 174
7.3.3 存儲數(shù)據(jù)索引的方法 178
7.3.4 查詢數(shù)據(jù)索引的方法 178
7.3.5 多副本的設(shè)計優(yōu)化方法 178
7.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計和性能評估 180
7.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 180
7.4.2 索引查詢路徑平均長度的評估 181
7.4.3 交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)條目數(shù)量的評估 182
7.4.4 多索引副本的影響評估 184
7.4.5 可擴(kuò)展性的評估 185
7.5 本章小結(jié) 186
參考文獻(xiàn) 186
第8章 邊緣計算的跨層混合數(shù)據(jù)共享機(jī)制 189
8.1 引言 189
8.2 跨層混合數(shù)據(jù)共享框架的整體設(shè)計 191
8.3 區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)共享機(jī)制 193
8.3.1 數(shù)據(jù)項的插入操作 194
8.3.2 數(shù)據(jù)項的查詢操作 196
8.3.3 數(shù)據(jù)項的刪除操作 197
8.3.4 性能分析 197
8.4 區(qū)域間的數(shù)據(jù)共享機(jī)制 198
8.4.1 基于DT圖的數(shù)據(jù)索引發(fā)布 199
8.4.2 優(yōu)化交換機(jī)的虛擬空間坐標(biāo) 200
8.4.3 基于DT圖的數(shù)據(jù)索引查詢 200
8.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計和性能評估 201
8.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 201
8.5.2 區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)查詢的效果評估 202
8.5.3 區(qū)域間數(shù)據(jù)查詢的效果評估 205
8.6 本章小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 207
第9章 安全可信的邊緣存儲架構(gòu) 210
9.1 引言 210
9.1.1 問題背景 210
9.1.2 研究現(xiàn)狀 212
9.2 安全可信邊緣存儲系統(tǒng)框架的整體設(shè)計 213
9.2.1 設(shè)計挑戰(zhàn) 214
9.2.2 設(shè)計目標(biāo) 215
9.3 安全的邊緣存儲模型 215
9.3.1 完全局部重構(gòu)碼 215
9.3.2 安全的邊緣存儲模型 217
9.4 輔以信任驅(qū)動數(shù)據(jù)訪問控制的RoSES模型 218
9.4.1 面向信任的數(shù)據(jù)訪問控制信息流 219
9.4.2 信任驅(qū)動的數(shù)據(jù)訪問控制 220
9.4.3 不同RC數(shù)目下的數(shù)據(jù)泄露概率 222
9.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計和性能評估 223
9.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 223
9.5.2 性能評估 224
9.6 本章小結(jié) 227
參考文獻(xiàn) 228
第10章 邊緣計算的在線任務(wù)分派和調(diào)度方法 230
10.1 引言 230
10.1.1 問題背景 230
10.1.2 研究現(xiàn)狀 232
10.2 問題表述和系統(tǒng)模型 234
10.2.1 問題表述 234
10.2.2 外部延遲和內(nèi)部延遲的建模 235
10.2.3 *小化所有任務(wù)的平均響應(yīng)時間 239
10.3 在線任務(wù)分派和調(diào)度框架 240
10.3.1 基于在線學(xué)習(xí)的任務(wù)分派模型 240
10.3.2 基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的任務(wù)調(diào)度模型 240
10.4 基于在線學(xué)習(xí)的任務(wù)分派模型 241
10.4.1 基本概念 241
10.4.2 方法設(shè)計 242
10.5 基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的任務(wù)調(diào)度模型 243
10.5.1 基本概念 244
10.5.2 獎勵函數(shù)設(shè)計 245
10.5.3 學(xué)習(xí)過程設(shè)計 245
10.5.4 計算復(fù)雜度分析 248
10.6 實(shí)驗(yàn)設(shè)計和性能評估 249
10.6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 249
10.6.2 性能評估 250
10.7 本章小結(jié) 256
參考文獻(xiàn) 256
第11章 邊緣計算的復(fù)雜依賴性應(yīng)用分派和調(diào)度方法 259
11.1 引言 259
11.1.1 問題背景 259
11.1.2 研究現(xiàn)狀 261
11.2 依賴性應(yīng)用分派和調(diào)度問題 262
11.2.1 依賴性應(yīng)用的分派 263
11.2.2 邊緣服務(wù)器的資源調(diào)度 264
11.3 系統(tǒng)模型和問題表述 266
11.3.1 系統(tǒng)模型 268
11.3.2 問題表述 269
11.4 依賴性應(yīng)用分派和調(diào)度方法的設(shè)計 272
11.4.1 任務(wù)的優(yōu)先級定義 272
11.4.2 任務(wù)的分派和調(diào)度 274
11.4.3 模塊之間的交互 277
11.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計和性能評估 278
11.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 278
11.5.2 應(yīng)用密度的影響評估 280
11.5.3 邊緣服務(wù)器配置的影響評估 281
11.5.4 服務(wù)器和應(yīng)用規(guī)模的影響評估 282