第 1 章 邊緣計算概述 1

1.1 邊緣計算的基本概念 1

1.1.1 邊緣計算的定義 1

1.1.2 邊緣計算的產(chǎn)生背景 2

1.1.3 邊緣計算的價值 4

1.2 邊緣計算的演進(jìn)歷程 7

1.2.1 雛形階段 7

1.2.2 發(fā)展階段 9

1.2.3 應(yīng)用階段 11

1.2.4 未來前景 12

1.3 邊緣計算的工作模式 13

1.3.1 云邊端協(xié)同 13

1.3.2 衛(wèi)星邊緣計算 15

1.4 邊緣計算行業(yè)與應(yīng)用 16

1.4.1 邊緣計算的行業(yè)現(xiàn)狀 16

1.4.2 邊緣計算的行業(yè)應(yīng)用 19

1.4.3 邊緣計算應(yīng)用展望 27

1.5 邊緣計算與算力網(wǎng)絡(luò) 29

1.5.1 算力網(wǎng)絡(luò)的背景 29

1.5.2 算力網(wǎng)絡(luò)的定義與資源分配方式 31

1.5.3 算力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 32

1.5.4 算力網(wǎng)絡(luò)中的邊緣計算 34

1.5.5 算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展展望 35

1 目 錄

1.6 本書結(jié)構(gòu) 37

參考文獻(xiàn) 37

第 2 章 邊緣計算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、基礎(chǔ)技術(shù)與服務(wù)模式 39

2.1 邊緣計算的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 39

2.1.1 部署模式 40

2.1.2 協(xié)同模式 46

2.2 邊緣節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)技術(shù) 51

2.2.1 邊緣設(shè)備形態(tài) 52

2.2.2 邊緣算力配置 52

2.2.3 虛擬化技術(shù) 55

2.2.4 內(nèi)容緩存技術(shù) 60

2.3 邊緣通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)技術(shù) 62

2.3.1 無線接入技術(shù) 62

2.3.2 消息服務(wù)技術(shù) 73

2.3.3 內(nèi)容分發(fā)技術(shù) 78

2.4 邊緣服務(wù)模式 81

2.4.1 邊緣計算基礎(chǔ)設(shè)施 82

2.4.2 基礎(chǔ)服務(wù)平臺 83

2.4.3 場景專用方案 85

參考文獻(xiàn) 87

第 3 章 邊緣計算資源管理使能技術(shù)與平臺 90

3.1 邊緣計算資源管理的重要性 91

3.1.1 保證低時延與實(shí)時性 91

3.1.2 降低成本與堵塞率 92

3.1.3 保障安全性與可靠性 93

3.1.4 增強(qiáng)擴(kuò)展性與適應(yīng)性 93

3.2 無線接入管理 94

3.2.1 虛擬化無線接入網(wǎng)（vRAN） 95

3.2.2 集中化無線接入網(wǎng)（C-RAN） 96

3.2.3 開放式無線接入網(wǎng)（O-RAN） 99

3.3 網(wǎng)絡(luò)資源管理 . 104

3.3.1 軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN） 105

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV） 107

3.3.3 網(wǎng)絡(luò)切片（NS） 108

3.4 云邊端服務(wù)管理 112

3.4.1 云側(cè)：以 Kubernetes 為例 112

3.4.2 邊側(cè)：以 KubeEdge 為例 117

3.4.3 端側(cè)：以 EdgeX 為例 121

參考文獻(xiàn) 125

第 4 章 邊緣計算資源管理的基本問題與優(yōu)化方法 128

4.1 邊緣計算資源管理 128

4.1.1 邊緣計算資源管理的意義 128

4.1.2 算網(wǎng)一體資源管理發(fā)展新趨勢 129

4.2 基本問題 130

4.2.1 任務(wù)卸載 130

4.2.2 服務(wù)放置 132

4.2.3 內(nèi)容緩存 135

4.2.4 內(nèi)容請求 137

4.2.5 計費(fèi)定價 138

4.2.6 資源分配 139

4.3 系統(tǒng)模型 140

4.3.1 基礎(chǔ)定義 141

4.3.2 任務(wù)卸載與服務(wù)放置模型 141

4.3.3 內(nèi)容緩存與內(nèi)容請求模型 147

4.3.4 計費(fèi)定價模型 149

4.3.5 邊邊、邊云傳輸模型 149

4.4 優(yōu)化目標(biāo) 150

4.4.1 任務(wù)處理時延最小化 151

4.4.2 終端能耗最小化 154

4.4.3 系統(tǒng)開銷最小化 155

4.4.4 系統(tǒng)負(fù)載均衡 156

4.5 優(yōu)化算法 158

4.5.1 優(yōu)化問題特征分析 158

4.5.2 優(yōu)化算法設(shè)計. 158

4.5.3 常用優(yōu)化算法介紹 . 161

參考文獻(xiàn) 169

第 5 章 邊緣智能中的資源管理技術(shù) 172

5.1 邊緣智能概述 . 173

5.1.1 邊緣智能的定義 173

5.1.2 云邊端架構(gòu)中的人工智能 173

5.1.3 邊緣智能的應(yīng)用 177

5.2 邊緣智能中的資源管理方法 178

5.2.1 模型訓(xùn)練階段 178

5.2.2 模型推理階段 187

5.2.3 模型優(yōu)化和部署階段 196

5.3 研究工作 200

5.3.1 關(guān)于模型訓(xùn)練的研究 200

5.3.2 關(guān)于模型推理的研究 202

5.3.3 關(guān)于模型部署的研究 205

參考文獻(xiàn) 206

第 6 章 多無線接入網(wǎng)中的邊緣計算資源管理技術(shù) 209

6.1 多無線接入網(wǎng)中的邊緣計算 210

6.1.1 多無線接入網(wǎng) 210

6.1.2 多無線接入網(wǎng)中的邊緣計算 211

6.1.3 研究價值 212

6.1.4 技術(shù)挑戰(zhàn) 212

6.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 214

6.2.1 各接入網(wǎng)擁有獨(dú)立邊緣資源網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 214

6.2.2 所有接入網(wǎng)共享邊緣資源網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 215

6.2.3 僅部分接入網(wǎng)擁有邊緣資源網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 215

6.3 系統(tǒng)模型 216

6.3.1 定義 216

6.3.2 多接入網(wǎng)通信傳輸技術(shù) . 218

6.3.3 任務(wù)完全卸載 219

6.3.4 任務(wù)部分卸載 226

6.4 研究工作 234

6.4.1 關(guān)于任務(wù)部分卸載的研究 234

6.4.2 關(guān)于任務(wù)完全卸載的研究 237

參考文獻(xiàn) 240

第 7 章 車輛邊緣計算資源管理技術(shù) 242

7.1 車輛邊緣計算概述 243

7.1.1 車輛邊緣計算的定義 243

7.1.2 車輛邊緣計算的意義 245

7.1.3 車輛邊緣計算的挑戰(zhàn)與需求 246

7.1.4 車輛邊緣計算的特點(diǎn) 248

7.2 通信模式 250

7.2.1 直接通信 250

7.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信 253

7.3 資源分配模式 257

7.3.1 車輛獲得資源 257

7.3.2 車輛輸出資源 259

7.4 數(shù)學(xué)模型 262

7.4.1 定義 262

7.4.2 系統(tǒng)模型 263

7.4.3 優(yōu)化目標(biāo) 272

7.5 研究工作 275

7.5.1 關(guān)于 RSU 負(fù)載均衡的研究 275

7.5.2 關(guān)于車輛計算資源反向利用的研究 277

7.5.3 關(guān)于 V2I 和 V2V 協(xié)同卸載的研究 279

參考文獻(xiàn) 281

第 8 章 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的邊緣計算資源管理技術(shù) . 283

8.1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算概述 284

8.1.1 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念 284

8.1.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中邊緣計算的意義 286

8.1.3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的挑戰(zhàn)與需求 287

5 目 錄

8.1.4 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中邊緣計算的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 288

8.2 系統(tǒng)模型 290

8.2.1 區(qū)塊鏈 290

8.2.2 工作流調(diào)度 302

8.2.3 數(shù)據(jù)協(xié)同緩存 305

8.2.4 數(shù)字孿生 309

8.3 研究工作 315

8.3.1 關(guān)于任務(wù)調(diào)度的研究 315

8.3.2 關(guān)于安全與隱私問題的研究 319

8.3.3 關(guān)于數(shù)字孿生的研究 321

參考文獻(xiàn) 323

第 9 章 衛(wèi)星邊緣計算中的資源管理技術(shù) . 326

9.1 衛(wèi)星邊緣計算概述 327

9.1.1 衛(wèi)星通信系統(tǒng) 327

9.1.2 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的邊緣計算 329

9.1.3 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)邊緣部署面臨的挑戰(zhàn) 331

9.2 衛(wèi)星邊緣計算系統(tǒng)架構(gòu) 332

9.2.1 系統(tǒng)方案 332

9.2.2 空天地一體化網(wǎng)絡(luò) 334

9.3 關(guān)鍵技術(shù) 335

9.3.1 任務(wù)卸載 335

9.3.2 邊緣緩存 339

9.3.3 衛(wèi)星協(xié)同調(diào)度 343

9.3.4 衛(wèi)星漫游 348

9.4 研究工作 351

9.4.1 關(guān)于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)高度動態(tài)性的研究 351

9.4.2 關(guān)于衛(wèi)星間協(xié)同處理的研究 353

9.4.3 關(guān)于衛(wèi)星邊緣內(nèi)容緩存的研究 355

參考文獻(xiàn) 356