面向具有能量收集的可扩展雾计算系统的动态网络切片

本文研究雾计算系统，其中云数据中心可由部署在广阔地理区域的大量雾节点补充。每个节点依靠从周围环境收集的能量，为本地用户提供计算服务。我们提出动态网络切片的概念，其中区域编排器协调本地雾节点间的工作负载分配，提供能量与计算资源的分区/切片，以在特定服务质量（QoS）保证下支持某类服务。分配给每个切片的资源可根据服务需求与能量可用性动态调整。我们构建了随机重叠联盟形成博弈，以研究在随机波动的能量收集与工作负载到达过程下，雾节点间的分布式协作与联合网络切片。我们观察到，通过允许雾节点维持关于其他节点未知状态与私有信息的置信函数，可提升雾计算网络的整体处理能力。提出一种基于置信状态部分可观测马尔可夫决策过程（B-POMDP）的算法，以实现所有雾节点间的最优资源切片结构。我们描述了如何在 3GPP 网络共享架构内实现所提动态网络切片，并使用部署于都柏林市、含 200 多个基站的真实蜂窝系统 BS 位置数据评估所提框架性能。数值结果表明，该框架可显著提升雾计算网络的工作负载处理能力。特别地，即使每个雾节点仅能与最近邻协作，在某些场景下雾节点处理的工作负载总量也可近乎翻倍。