一种5G网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法

一种5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法
技术领域
1.本公开涉及一种5g技术领域，尤其涉及一种5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法、装置、电子设备及可读存储介质。


背景技术：

2.目前，关于在蜂窝网络上降低端到端时延已经有了很多研究，基本设计原则都是避免通过骨干网来发送数据流量。例如，使用移动自组网络路由和调度协议，通过终端设备转发流量。这种设计避免了数据流量通过边缘网络和骨干网发送，但其可扩展性有限，不适合应用于存在大量终端设备的高度动态通信环境。另外一个例子，在边缘网络中使用服务器作为协调器来决定终端设备之间的路由路径，从而可以提高终端设备路由的可扩展性。但是，这种将控制路径和数据路径分离的方式不能及时响应5g的高动态环境，对整体性能造成一定的影响。也有使用边缘网络在连接到同一个网络供应商的设备之间进行流量转发。这样可以避免数据通过骨干网的转发时延，但有两个缺点：第一，对于任何网络提供商来说，部署大型边缘网络需要大量的资金投资；第二，对于连接到不同网络供应商的设备之间的数据流量，仍然需要经过骨干网传输，依然可能导致高时延的发生。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法、装置、电子设备及可读存储介质。
4.根据本公开的一个方面，听过一种5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法，包括：
5.5g网络中的各个子网络通过线下协商，共同确定一个域间边缘网络的代价函数g；
6.每个边缘节点i估计其与其他节点j间的流量需求l
ij
；
7.每个边缘节点估计其与网络中其他节点通过骨干网传输流量的时延
8.每个边缘节点i决定一个最大时延系数α
ij
，α
ij
取值范围为大于零且小于一的数；
9.确定边缘节点i到其他节点j的最大允许传输时延，所述最大允许传输时延基于α
ij
和确定，优选地，最大允许传输时延为以及，
10.边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇，并基于各个分簇，在簇内求解线性规划问题。
11.根据本公开至少一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法，边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇，包括：
12.对每个节点i赋予一个唯一的、具有可比较性的标识符idi；
13.每个节点i，根据概率密度函数采样出zi，其中，
14.每个节点i，取其半径ri为zi和rln|v|+d中的较小值，即ri＝min(zi，r ln|v|+d)；
15.每个节点i向b(i，ri)范围内的节点发送带有自己标识符idi的信息；以及，
16.各节点根据收到的信息，选择其中标识符id最小的节点j＝argminj(idj)，作为其所属簇的头节点；
17.其中，各个表达式含义如下：
18.表示边缘网络中，所有存在流量传输需求节点对的允许传输时延的最大值；
19.d
ij
，表示任意节点i与另一节点j的最短传输时延；
20.b(i，d)＝{j|j∈v，d
ij
＜d}，表示对于边缘网络中任意给定节点i，在不考虑网络策略的情况下，节点i在时延不超过d的情况下，可以到达的节点集合；
21.分簇后计算结果满足以下条件：
①
对于每个具有非零概率的划分其中的每个簇都有max
ij∈vdij
≤o(dlogn/λ)；
②
对于集合v中的节点i，所有b(i，d)范围内的节点均在同一个簇中的概率至少是1-λ，即其中，∈，表示概率衡量参数，属于(0，1)间。
22.根据本公开至少一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法，基于各个分簇，在簇内求解线性规划问题，包括在簇内求解线性规划问题基于分布式算法实现，包括：
23.确定代价函数以及，
24.通过以下表达式(1)(2)(3)(4)(5)(6)求解线性规划问题，使代价函数g的值最小
[0025][0026][0027][0028][0029][0030][0031]
其中，各个表达式对应在域间边缘网络拓扑图g＝(v，e)中的物理含义如下：
[0032]
s，s＝{(i，j)|(i，j)∈v
×
v，l
ij
＞0}，表示有流量传输需求的节点对集合；
[0033]
ec，ec＝{(i，j)|(i，j)∈e，i，j∈c}，表示在一个给定的簇c中，两个端点节点i和j都在簇c内的边的集合；
[0034]
sc，表示所有具有流量传输需求的节点对(i，j)的集合，使得b(i，d)中的所有节点都在簇c中，即
[0035]
对于任意节点对(i，j)∈s，其所需传输流量l
ij
可通过图g＝(v，e)中的一条或多条无环路径进行传输，表示其中所有符合策略的域间边缘路径的集合为所述策略指基于各条边是否参与边缘协同中数据传输而确定的策略；
[0036]
对于s中的每对节点(i，j)，表示所有符合策略、端到端时延小于等于节点对最大允许传输时延的路径集合；
[0037]yp
，对于s中的每对节点(i，j)，在集合中的路径p，表示通过路径p进行传输的流量；
[0038]
xe，表示对于域间边缘网络图g＝(v，e)中的每条边e∈e，通过边e传输的总流量。
[0039]
根据本公开至少一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法，还包括：基于分布式算法实现簇内求解线性规划问题后，执行分布式聚合算法，包括：
[0040]
初始化
[0041]
通过上述边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇方法，对图g进行t次划分，记第t次划分得到的所有簇集合为
[0042]
对每个簇c的头节点通过求解的线性规划问题，并将计算结果(x
c，t
，y
c，t
)告知簇c中的所有节点；
[0043]
对于节点集合v中的每个节点i，执行如下方法：
[0044]
对于边集合e中的每一条边e＝(i，j)∈e，记节点i和节点j属于同一个簇的划分为t
i，j
，即
[0045]
计算最优解
[0046]
记节点i的b(i，d)范围内所有节点均属于一个簇的划分为ti，即以及，
[0047]
对所允许路径集合中，每条经过节点i的路径p，计算最优解
[0048]
其中，记域间边缘网络拓扑图为g＝(v，e)，有关边缘网络图的物理含义如下：
[0049]
|v|，表示节点个数；
[0050]
|e|，表示边的个数；
[0051]
表示边缘网络中，所有存在流量传输需求节点对的允许传输时延的最大值；
[0052]dij
，表示任意节点i与另一节点j的最短传输时延；
[0053]
b(i，d)＝{j|j∈v，d
ij
＜d}，表示对于边缘网络中任意给定节点i，在不考虑网络策略的情况下，节点i在时延不超过d的情况下，可以到达的节点集合；
[0054]
(x
c，t
，y
c，t
)，表示计算结果的向量，x＝[xe]
e∈e
，
[0055]
∈，表示概率衡量参数，属于(0，1)间；
[0056]
根据本公开的有一个方面，提供一种5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同装置，包括：
[0057]
域间边缘网络代价函数确定模块，通过5g网络中的各个子网络通过线下协商，共同确定一个域间边缘网络的代价函数g；
[0058]
节点间流量需求评估模块，用于对5g网络中每个边缘节点i估计其与其他节点j间的流量需求l
ij
；
[0059]
骨干网传输流量时延评估模块，每个边缘节点估计其与网络中其他节点通过骨干网传输流量的时延
[0060]
时延系数确定模块，每个边缘节点i决定一个最大时延系数，记为α
ij
，时延系数α
ij
取值范围为大于零且小于一的数；
[0061]
最大允许传输时延确定模块，确定边缘节点i到其他节点j的最大允许传输时延，所述最大允许传输时延基于α
ij
和确定，优选地，最大允许传输时延为以及，
[0062]
分簇与线性求解模块，边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇，并基于各个分簇，在簇内求解线性规划问题。
[0063]
根据本公开至少一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同装置，边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇，包括：
[0064]
对每个节点i赋予一个唯一的、具有可比较性的标识符idi；
[0065]
每个节点i，根据概率密度函数采样出zi，其中，
[0066]
每个节点i，取其半径ri为zi和r ln|v|+d中的较小值，即ri＝min(zi，rln|v|+d)；
[0067]
每个节点i向b(i，ri)范围内的节点发送带有自己标识符idi的信息；以及，
[0068]
各节点根据收到的信息，选择其中标识符id最小的节点j＝argminj(idj)，作为其所属簇的头节点；
[0069]
其中，各个表达式含义如下：
[0070]
表示边缘网络中，所有存在流量传输需求节点对的允许传输时延的最大值；
[0071]dij
，表示任意节点i与另一节点j的最短传输时延；
[0072]
b(i，d)＝{j|j∈v，d
ij
＜d}，表示对于边缘网络中任意给定节点i，在不考虑网络策略的情况下，节点i在时延不超过d的情况下，可以到达的节点集合；
[0073]
分簇后计算结果满足以下条件：
①
对于每个具有非零概率的划分其中的每个簇都有max
i，j
∈vd
ij
≤o(dlogn/λ)；
②
对于集合v中的节点i，所有b(i，d)范围内的节点均在同一个簇中的概率至少是1-λ，即其中，∈，表示概率衡量参数，属于(0，1)间。
[0074]
根据本公开至少一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同装置，基于分布式算法实现在簇内求解线性规划问题，包括：
[0075]
确定代价函数以及，
[0076]
通过以下表达式(1)(2)(3)(4)(5)(6)求解线性规划问题，使代价函数g的值最小
[0077][0078][0079][0080][0081][0082][0083]
其中，各个表达式对应在域间边缘网络拓扑图g＝(v，e)中的物理含义如下：
[0084]
s，s＝{(i，j)|(i，j)∈v
×
v，l
ij
＞0}，表示有流量传输需求的节点对集合；
[0085]
ec，ec＝{(i，j)|(i，j)∈e，i，j∈c}，表示在一个给定的簇c中，两个端点节点i和j都在簇c内的边的集合；
[0086]
sc，表示所有具有流量传输需求的节点对(i，j)的集合，使得b(i，d)中的所有节点都在簇c中，即
[0087]
对于任意节点对(i，j)∈s，其所需传输流量l
ij
可通过图g＝(v，e)中的一条或多条无环路径进行传输，表示其中所有符合策略的域间边缘路径的集合为所述策略指基于各条边是否参与边缘协同中数据传输而确定的策略；
[0088]
对于s中的每对节点(i，j)，表示所有符合策略、端到端时延小于等于节点对最大允许传输时延的路径集合；
[0089]yp
，对于s中的每对节点(i，j)，在集合中的路径p，表示通过路径p进行传输的流量；
[0090]
xe，表示对于域间边缘网络图g＝(v，e)中的每条边e∈e，通过边e传输的总流量。
[0091]
根据本公开至少一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同装置，还包括：基于分布式算法实现簇内求解线性规划问题后，执行分布式聚合算法，包括：
[0092]
初始化
[0093]
通过权利要求2的方法，对图g进行t次划分，记第t次划分得到的所有簇集合为
[0094]
对每个簇c的头节点通过求解的线性规划问题，并将计算结果(x
c，t
，y
c，t
)告知簇c中的所有节点；
[0095]
对于节点集合v中的每个节点i，执行如下方法：
[0096]
对于边集合e中的每一条边e＝(i，j)∈e，记节点i和节点j属于同一个簇的划分为t
i，j
，即
[0097]
计算最优解
[0098]
记节点i的b(i，d)范围内所有节点均属于一个簇的划分为ti，即以及，
[0099]
对所允许路径集合中，每条经过节点i的路径p，计算最优解
[0100]
其中，记域间边缘网络拓扑图为g＝(v，e)，有关边缘网络图的物理含义如下：
[0101]
|v|，表示节点个数；
[0102]
|e|，表示边的个数；
[0103]
表示边缘网络中，所有存在流量传输需求节点对的允许传输时延的最大值；
[0104]dij
，表示任意节点i与另一节点j的最短传输时延；
[0105]
b(i，d)＝{j|j∈v，d
ij
＜d}，表示对于边缘网络中任意给定节点i，在不考虑网络策略的情况下，节点i在时延不超过d的情况下，可以到达的节点集合；
[0106]
(x
c，t
，y
c，t
)，表示计算结果的向量，x＝[xe]
e∈e
，
[0107]
∈，表示概率衡量参数，属于(0，1)间。
[0108]
根据本公开的又一个方面，提供一种电子设备，包括：
[0109]
存储器，所述存储器存储执行指令；以及，
[0110]
处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行权上述任一项所述的方法。
[0111]
根据本公开的有一个方面，提供一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现上述任一项所述的方法。
附图说明
[0112]
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
[0113]
图1是根据本公开的一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法流程示意图。
[0114]
图2是根据本公开的一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同装置流程示意图。
[0115]
图3是根据本公开的一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间协同组网结构示意图。
[0116]
图4是本公开的一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间协同方法和现有技术对比示意图。
[0117]
附图标记说明
[0118]
1000 5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同装置
[0119]
1002 域间边缘网络代价函数确定模块
[0120]
1004 节点间流量需求评估模块
[0121]
1006 骨干网传输流量时延评估模块
[0122]
1008 时延系数确定模块
[0123]
1010 最大允许传输时延确定模块
[0124]
1012 分簇与线性求解模块
[0125]
1100 总线
[0126]
1200 处理器
[0127]
1300 存储器
[0128]
1400 其它电路。
具体实施方式
[0129]
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
[0130]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
[0131]
除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
[0132]
在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
[0133]
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上“、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
[0134]
本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个
或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
[0135]
图1是根据本公开的一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法流程示意图。
[0136]
如图1所示，5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法s100，包括：
[0137]
s102：5g网络中的各个子网络通过线下协商，共同确定一个域间边缘网络的代价函数g；
[0138]
s104：每个边缘节点i估计其与其他节点j间的流量需求l
ij
；
[0139]
s106：每个边缘节点估计其与网络中其他节点通过骨干网传输流量的时延
[0140]
s108：每个边缘节点i决定一个最大时延系数α
ij
，α
ij
取值范围为大于零且小于一的数；
[0141]
s110：确定边缘节点i到其他节点j的最大允许传输时延，所述最大允许传输时延基于α
ij
和确定，优选地，最大允许传输时延为以及，
[0142]
s112：边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇，并基于各个分簇，在簇内求解线性规划问题。
[0143]
其中，边缘节点通过与邻居节点通信过程中(包括边缘节点与邻居节点直接通信、边缘节点通过邻居节点间接与其他节点通信)，对网络中各个节点分簇，包括：
[0144]
对每个节点i赋予一个唯一的、具有可比较性的标识符idi；
[0145]
每个节点i，根据概率密度函数采样出zi，其中，
[0146]
每个节点i，取其半径ri为zi和rln|v|+d中的较小值，即ri＝min(zi，r ln|v|+d)；
[0147]
每个节点i向b(i，ri)范围内的节点发送带有自己标识符idi的信息；以及，
[0148]
各节点根据收到的信息，选择其中标识符id最小的节点j＝argminj(idj)，作为其所属簇的头节点；
[0149]
其中，各个表达式含义如下：
[0150]
表示边缘网络中，所有存在流量传输需求节点对的允许传输时延的最大值；
[0151]dij
，表示任意节点i与另一节点j的最短传输时延；
[0152]
b(i，d)＝{j|j∈v，d
ij
＜d}，表示对于边缘网络中任意给定节点i，在不考虑网络策略的情况下，节点i在时延不超过d的情况下，可以到达的节点集合；
[0153]
分簇后计算结果满足以下条件：
①
对于每个具有非零概率的划分其中的每个簇都有max
ij∈vdij
≤o(dlogn/λ)；
②
对于集合v中的节点i，所有b(i，d)范围内的节点均在同一个簇中的概率至少是1-λ，即其中，
∈，表示概率衡量参数，属于(0，1)间。
[0154]
其中，基于各个分簇，在簇内求解线性规划问题，包括在簇内求解线性规划问题基于分布式算法实现，包括：
[0155]
确定代价函数以及，
[0156]
通过以下表达式(1)(2)(3)(4)(5)(6)求解线性规划问题，使代价函数g的值最小
[0157][0158][0159][0160][0161][0162][0163]
其中，各个表达式对应在域间边缘网络拓扑图g＝(v，e)中的物理含义如下：
[0164]
s，s＝{(i，j)|(i，j)∈v
×
v，l
ij
＞0}，表示有流量传输需求的节点对集合；
[0165]
ec，ec＝{(i，j)|(i，j)∈e，i，j∈c}，表示在一个给定的簇c中，两个端点节点i和j都在簇c内的边的集合；
[0166]
sc，表示所有具有流量传输需求的节点对(i，j)的集合，使得b(i，d)中的所有节点都在簇c中，即
[0167]
对于任意节点对(i，j)∈s，其所需传输流量l
ij
可通过图g＝(v，e)中的一条或多条无环路径进行传输，表示其中所有符合策略的域间边缘路径的集合为所述策略指基于各条边是否参与边缘协同中数据传输而确定的策略；
[0168]
对于s中的每对节点(i，j)，表示所有符合策略、端到端时延小于等于节点对最大允许传输时延的路径集合；
[0169]yp
，对于s中的每对节点(i，j)，在集合中的路径p，表示通过路径p进行传输的流量；
[0170]
xe，表示对于域间边缘网络图g＝(v，e)中的每条边e∈e，通过边e传输的总流量。
[0171]
其中，5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法，还包括：基于分布式算法实现簇内求解线性规划问题后，执行分布式聚合算法，包括：
[0172]
初始化
[0173]
通过上述边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇方法，对图g进行t次划分，记第t次划分得到的所有簇集合为
[0174]
对每个簇c的头节点通过求解的线性规划问题，并将计算结果(x
c，t
，y
c，t
)告知簇c中的所有节点；
[0175]
对于节点集合v中的每个节点i，执行如下方法：
[0176]
对于边集合e中的每一条边e＝(i，j)∈e，记节点i和节点j属于同一个簇的划分为t
i，j
，即
[0177]
计算最优解
[0178]
记节点i的b(i，d)范围内所有节点均属于一个簇的划分为ti，即以及，
[0179]
对所允许路径集合中，每条经过节点i的路径p，计算最优解
[0180]
其中，记域间边缘网络拓扑图为g＝(v，e)，有关边缘网络图的物理含义如下：
[0181]
|v|，表示节点个数；
[0182]
|e|，表示边的个数；
[0183]
表示边缘网络中，所有存在流量传输需求节点对的允许传输时延的最大值；
[0184]dij
，表示任意节点i与另一节点j的最短传输时延；
[0185]
b(i，d)＝{j|j∈v，d
ij
＜d}，表示对于边缘网络中任意给定节点i，在不考虑网络策略的情况下，节点i在时延不超过d的情况下，可以到达的节点集合；
[0186]
(x
c，t
，y
c，t
)，表示计算结果的向量，x＝[xe]
e∈e
，
[0187]
∈，表示概率衡量参数，属于(0，1)间；
[0188]
本发明由确定代价函数、估计流量传输需求与骨干网传输时延、确定最大允许传输时延和分布式算法计算路由和流量分配方式。首先，各网络根据现实问题和实际需求，制定预期目标，确定合适的代价函数；其次，为了保证算法效果，需定量分析网络的流量传输需求和传输时延，以此来确定网络最大允许传输时延；接着，根据网络流问题建模，确定线性规划问题中的约束条件；最后，在分布式算法中，先将节点分簇，仅在簇内求解线性规划问题，在一定程度上减小了问题规模。分布式聚合算法保证了计算结果的精确度，在不影响可靠性的前提下，提高了算法性能和可扩展性。
[0189]
本公开提供的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法，使得不同网络可以共同使用边缘网络来传输数据，解决了5g网络场景下端到端传输高时延的问题。本技术设计了一种分布式算法，利用该算法，来自不同网络的边缘节点可以在不暴露网络隐私信息的情况下，协同决定最大允许时延路径上所有流量的最优路由和流量分配。与集中式算法相比，该算法在保证计算结果精确度的前提下，大大减少了计算量和计算时间，从而提高了运行效率。
[0190]
本公开提供的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同方法及装置，能够有效地
减少5g场景下数据传输端到端的时延，且算法需要求解的问题规模小，计算结果精度高，运算速度快，具有可实用性。同时，可以减少5g基础设施建设方面的投入，适用于终端移动设备多、高度动态的5g网络环境，具有良好的可扩展性。
[0191]
图2是本公开提供的5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同装置结构示意图。
[0192]
如图2所示，5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同装置1000，包括：
[0193]
域间边缘网络代价函数确定模块1002，通过5g网络中的各个子网络通过线下协商，共同确定一个域间边缘网络的代价函数g；
[0194]
节点间流量需求评估模块1004，用于对5g网络中每个边缘节点i估计其与其他节点j间的流量需求l
ij
；
[0195]
骨干网传输流量时延评估模块1006，每个边缘节点估计其与网络中其他节点通过骨干网传输流量的时延
[0196]
时延系数确定模块1008，每个边缘节点i决定一个最大时延系数，记为α
ij
，α
ij
取值范围为大于零且小于一的数；
[0197]
最大允许传输时延确定模块1010，确定边缘节点i到其他节点j的最大允许传输时延，所述最大允许传输时延基于α
ij
和确定，优选地，最大允许传输时延为以及，
[0198]
分簇与线性求解模块1012，边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇，并基于各个分簇，在簇内求解线性规划问题。
[0199]
其中，边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇，包括：
[0200]
对每个节点i赋予一个唯一的、具有可比较性的标识符idi；
[0201]
每个节点i，根据概率密度函数采样出zi，其中，
[0202]
每个节点i，取其半径ri为zi和rln|v|+d中的较小值，即ri＝min(zi，r ln|v|+d)；
[0203]
每个节点i向b(i，ri)范围内的节点发送带有自己标识符idi的信息；以及，
[0204]
各节点根据收到的信息，选择其中标识符id最小的节点j＝argminj(idj)，作为其所属簇的头节点；
[0205]
其中，各个表达式含义如下：
[0206]
表示边缘网络中，所有存在流量传输需求节点对的允许传输时延的最大值；
[0207]dij
，表示任意节点i与另一节点j的最短传输时延；
[0208]
b(i，d)＝{j|j∈v，d
ij
＜d}，表示对于边缘网络中任意给定节点i，在不考虑网络策略的情况下，节点i在时延不超过d的情况下，可以到达的节点集合；
[0209]
分簇后计算结果满足以下条件：
①
对于每个具有非零概率的划分其中的每个簇都有max
i，j∈vdij
≤o(dlogn/λ)；
②
对于集合v中的节点i，所有b(i，d)范围内的节点均在同一个簇中的概率至少是1-λ，即其中，∈，表示概率衡量参数，属于(0，1)间。
[0210]
其中，5g网络低时延端到端通信的域间边缘协同装置，基于分布式算法实现在簇内求解线性规划问题，包括：
[0211]
确定代价函数以及，
[0212]
通过以下表达式(1)(2)(3)(4)(5)(6)求解线性规划问题，使代价函数g的值最小
[0213][0214][0215][0216][0217][0218][0219]
其中，各个表达式对应在域间边缘网络拓扑图g＝(v，e)中的物理含义如下：
[0220]
s，s＝{(i，j)|(i，j)∈v
×
v，l
ij
＞0}，表示有流量传输需求的节点对集合；
[0221]
ec，ec＝{(i，j)|(i，j)∈e，i，j∈c}，表示在一个给定的簇c中，两个端点节点i和j都在簇c内的边的集合；
[0222]
sc，表示所有具有流量传输需求的节点对(i，j)的集合，使得b(i，d)中的所有节点都在簇c中，即
[0223]
对于任意节点对(i，j)∈s，其所需传输流量l
ij
可通过图g＝(v，e)中的一条或多条无环路径进行传输，表示其中所有符合策略的域间边缘路径的集合为所述策略指基于各条边是否参与边缘协同中数据传输而确定的策略；
[0224]
对于s中的每对节点(i，j)，表示所有符合策略、端到端时延小于等于节点对最大允许传输时延的路径集合；
[0225]yp
，对于s中的每对节点(i，j)，在集合中的路径p，表示通过路径p进行传输的流量；
[0226]
xe，表示对于域间边缘网络图g＝(v，e)中的每条边e∈e，通过边e传输的总流量。
[0227]
其中，还包括：基于分布式算法实现簇内求解线性规划问题后，执行分布式聚合算法，包括：
[0228]
初始化
[0229]
通过上述边缘节点通过与邻居节点通信过程中，对网络中各个节点分簇的方法，对图g进行t次划分，记第t次划分得到的所有簇集合为
[0230]
对每个簇c的头节点通过求解的线性规划问题，并将计算结果(x
c，t
，y
c，t
)告知簇c中的所有节点；
[0231]
对于节点集合v中的每个节点i，执行如下方法：
[0232]
对于边集合e中的每一条边e＝(i，j)∈e，记节点i和节点j属于同一个簇的划分为t
i，j
，即
[0233]
计算最优解
[0234]
记节点i的b(i，d)范围内所有节点均属于一个簇的划分为ti，即以及，
[0235]
对所允许路径集合中，每条经过节点i的路径p，计算最优解
[0236]
其中，记域间边缘网络拓扑图为g＝(v，e)，有关边缘网络图的物理含义如下：
[0237]
|v|，表示节点个数；
[0238]
|e|，表示边的个数；
[0239]
表示边缘网络中，所有存在流量传输需求节点对的允许传输时延的最大值；
[0240]dij
，表示任意节点i与另一节点j的最短传输时延；
[0241]
b(i，d)＝{j|j∈v，d
ij
＜d}，表示对于边缘网络中任意给定节点i，在不考虑网络策略的情况下，节点i在时延不超过d的情况下，可以到达的节点集合；
[0242]
(x
c，t
，y
c，t
)，表示计算结果的向量，x＝[xe]
e∈e
，
[0243]
∈，表示概率衡量参数，属于(0，1)间。
[0244]
图3是根据本公开的一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间协同组网结构示意图。
[0245]
如图3所示，5g网络低时延端到端通信的域间协同组网结构，每个设备通过无线网络连接的方式接入，和边缘网络相连，每个圈内的边缘网络为一个簇，各个边缘网络部署有本公开提供5g网络低延时端到端通信的域间边缘协同装置，通过本公开提供的低延时端到端通信的域间边缘协同方法，簇内共同确定传输时延最短的路由和流量分配方式，并通过边缘传输连接传输数据。
[0246]
图4是本公开的一个实施方式的5g网络低时延端到端通信的域间协同方法和现有技术对比示意图。
[0247]
如图4所示，本发明提供的方法与现有技术对比：
①
号线为现有架构，可以看到，设备1发出的数据需要依次经过无线接入网a、骨干网和无线接入网c，才能到达设备2，这导致了较长的传输时延。而如
②
号线所示的域间边缘协同架构，设备1发出的数据只需经过无线接入网a，然后在边缘网络中传输，最后通过无线接入网c到达设备2，减少了传输时延。
[0248]
根据本公开的又一个方面，提供一种电子设备，包括：
[0249]
存储器，存储器存储执行指令；以及，
[0250]
处理器，处理器执行存储器存储的执行指令，使得处理器执行上述任一项的方法。
[0251]
根据本公开的又一个方面，提供一种可读存储介质，可读存储介质中存储有执行指令，执行指令被处理器执行时用于实现上述任一项的方法。
[0252]
本公开涉及的装置可以包括执行上述流程图中各个或几个步骤的相应模块。因此，可以由相应模块执行上述流程图中的每个步骤或几个步骤，并且该装置可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是专门被配置为执行相应步骤的一个或多个硬件模块、或者由被配置为执行相应步骤的处理器来实现、或者存储在计算机可读介质内用于由处理器来实现、或者通过某种组合来实现。
[0253]
本公开涉及的装置可以包括执行上述流程图中各个或几个步骤的相应模块。因此，可以由相应模块执行上述流程图中的每个步骤或几个步骤，并且该装置可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是专门被配置为执行相应步骤的一个或多个硬件模块、或者由被配置为执行相应步骤的处理器来实现、或者存储在计算机可读介质内用于由处理器来实现、或者通过某种组合来实现。
[0254]
该硬件结构可以利用总线架构来实现。总线架构可以包括任何数量的互连总线和桥接器，这取决于硬件的特定应用和总体设计约束。总线1100将包括一个或多个处理器1200、存储器1300和/或硬件模块的各种电路连接到一起。总线1100还可以将诸如外围设备、电压调节器、功率管理电路、外部天线等的各种其它电路1400连接。
[0255]
总线1100可以是工业标准体系结构(isa，industry standard architecture)总线、外部设备互连(pci，peripheral component)总线或扩展工业标准体系结构(eisa，extended industry standard component)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条连接线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0256]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。处理器执行上文所描述的各个方法和处理。例如，本公开中的方法实施方式可以被实现为软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储器。在一些实施方式中，软件程序的部分或者全部可以经由存储器和/或通信接口而被载入和/或安装。当软件程序加载到存储器并由处理器执行时，可以执行上文描述的方法中的一个或多个步骤。备选地，在其他实施方式中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述方法之一。
[0257]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。
[0258]
就本说明书而言，“可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦
除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(cdrom)。另外，可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在存储器中。
[0259]
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0260]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。
[0261]
此外，在本公开各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0262]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须的是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。
[0263]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0264]
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。