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分级移动边缘云中节省开销的资源分配 Special Feature on Future Network-Research Article

Ming-shuang JIN, Shuai GAO, Hong-bin LUO, Hong-ke ZHANG

《信息与电子工程前沿(英文)》 2019年 第20卷 第9期   页码 1209-1220 doi: 10.1631/FITEE.1800203

摘要: 5G网络的化使第三方服务提供商能够在网络边缘部署服务(例如,边缘缓存边缘计算)。已有工作都是站在特定服务提供商角度,以最大化其收益为目标来研究服务策略(如,内容缓存策略与虚拟CPU分配策略)。然而,尚未有相关工作从网络运营商角度,在满足第三方服务提供商部署需求基础上进行合理、有效的资源分配。本文针对该问题建立了优化模型,目标是最小化所有服务提供商的部署开销。为描述服务提供商的部署需求,将所有应用分为两类,即计算密集型应用和存储密集型应用,并将这两类应用的需求作为优化问题的输入参数。通过仿真验证了所设计算法的可行性和有效性。

关键词: 边缘边缘计算边缘缓存资源分配虚拟分配    

边缘计算技术发展与对策研究

洪学海,汪洋

《中国工程科学》 2018年 第20卷 第2期   页码 20-26 doi: 10.15302/J-SSCAE-2018.02.004

摘要:

边缘计算是一项正在兴起的技术,通过把计算、存储、带宽、应用等资源放在网络的边缘侧,以便减小传输延迟和带宽消耗。移动终端、物联网等设备为计算敏感型的应用提供了必要的前端处理支撑,例如图像识别、网络游戏等应用,以利用边缘计算的处理能力分担云端工作负荷。本文介绍了边缘计算的概念、需解决的关键问题、主要研究进展,边缘计算发展带来的影响以及边缘计算带来的机遇和发展对策。

关键词: 计算     边缘计算     计算     移动边缘计算     物联网     前端智能    

工业互联网边缘智能的发展现状与前景展望

任姚丹珺,戚正伟,管海兵,陈磊

《中国工程科学》 2021年 第23卷 第2期   页码 104-111 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.02.014

摘要: 边缘智能作为边缘计算和人工智能结合的产物,利用近数据源的计算资源完成智能任务,能够有效缓解带宽传输压力、缩短业务响应时延、保护隐私数据安全,为满足工业智能应用的性能需求提供了一种可行的解决方案。文中围绕协同计算资源隔离、隐私保护等工业互联网边缘智能关键技术的研究现状,结合边缘智能在设备管理服务、生产过程自动化、制造辅助等工业互联网的典型场景中的应用进行了具体分析。梳理工业互联网边缘智能未来在业务驱动模式、产业生态组成、联盟作用和商业模式四方面的发展趋势,并提出相关政策建议:建议整合产业优势资源,推动行业标准确立;加大对基础共性资源的投入,深化工业互联网应用;在细分领域营造良好产业生态

关键词: 工业互联网,边缘计算边缘智能,协同计算资源隔离    

基于边缘计算的软件定义制造和柔性资源调度研究 Article

杨晨, 廖方茵, 兰舒琳, 王力翚, 沈卫明, 黄国全

《工程(英文)》 2023年 第22卷 第3期   页码 60-70 doi: 10.1016/j.eng.2021.08.022

摘要:

本文研究的重点是在制造环境中实现快速重构、实现灵活的资源调度、开发资源潜力以应对各种变化。因此,本文首先提出了一种新的基于云和软件定义网络(SDN)的制造模型——软件定义制造(SDCM),该模型将控制逻辑从自动化硬件转移到软件上。随后,边缘计算被引入,以接近终端的计算和存储能力来补充。另一个关键问题是管理由不同服务质量(QoS)要求的大量物联网(IoT)数据传输而导致的严重网络拥塞。基于SDCM的虚拟化和灵活的网络能力,本研究形式化了面向复杂制造任务集的时间敏感性数据流量控制问题,并考虑了子任务分配和数据路由路径选择。

关键词: 制造     边缘计算     软件定义网络     工业物联网     工业4.0    

基于联邦边缘学习的梯度量化和带宽分配优化策略 Research Article

刘沛西1,3,江甲沫2,朱光旭3,程磊4,5,蒋伟1,罗武1,杜滢2,王志勤2

《信息与电子工程前沿(英文)》 2022年 第23卷 第8期   页码 1247-1263 doi: 10.1631/FITEE.2100538

摘要: 由于边缘设备有限算力和边缘网络有限的无线资源,利用联邦边缘学习(federated edge learning, FEEL)训练机器学习模型通常非常耗时。本文研究了量化FEEL系统中训练时间最小化问题,其中异构边缘设备通过正交信道向边缘服务器发送量化后的梯度。采用随机量化对上传的梯度进行压缩,可减少每轮通信的开销,但可能会增加通信轮数。综合考虑通信时间、计算时间和通信轮数对训练时间进行建模。基于所提出的训练时间模型,描述了通信轮数和每轮延迟之间的内在权衡。具体地,分析了量化FEEL的收敛性。在总带宽限制下,将训练时间最小化问题建模为量化级数和带宽分配的优化问题。本文通过交替求解量化优化子问题(通过连续凸近似方法求解)和带宽分配子问题(通过二分查找方法求解)解决这个问题。

关键词: 联邦边缘学习;量化优化;带宽分配;训练时间最小化    

面向物联网的激励感知区块链辅助的智能边缘缓存计算迁移研究 Article

王倩, 陈思光, 吴蒙

《工程(英文)》 2023年 第31卷 第12期   页码 127-138 doi: 10.1016/j.eng.2022.10.014

摘要:

人工智能的快速发展将物联网推向了一个新阶段,面对数据的爆炸性增长和用户对更高服务质量的迫切需求,边缘计算缓存被视为富有前景的技术解决手段。然而,边缘节点(Edge Nodes, ENs)中的资源并不是取之不尽的。本文提出了一种面向物联网的激励感知区块链辅助的智能边缘缓存计算迁移方案,该方案致力于为协作ENs在资源优化和控制方面提供安全和智能的解决方案。具体地,该方案通过联合优化迁移和缓存决策以及计算和通信资源分配,以最大限度地降低EN中完成任务的总成本。此外,为解决上述优化问题,本文设计了区块链激励和贡献联合感知的联邦深度强化学习算法。最后,与其它基准方案相比,数值结果证明本文方案具备高效的资源优化效用,同时在降低总成本和缓存性能方面具有显著优势。


 

关键词: 计算迁移     缓存     激励     区块链     联邦深度强化学习    

基于切换和迁移多执行体架构虚拟侧信道攻击防御技术 Regular Papers

Chao YANG, Yun-fei GUO, Hong-chao HU, Ya-wen WANG, Qing TONG, Ling-shu LI

《信息与电子工程前沿(英文)》 2019年 第20卷 第5期   页码 731-748 doi: 10.1631/FITEE.1800526

摘要: 云中不同租户的虚拟共存为以信息泄露为目标的侧信道攻击创造了便利条件。然而,当前绝大多数防御技术都存在通用性或兼容性问题,无法在真实环境下实现快速部署。作为云系统固有功能之一,虚拟迁移机制可通过在服务器之间迁移虚拟,限制租户共存,从而提供一种具有应用前景的防御思路。本文首先建立一个统一的攻击模型,攻击者关注的目标是有效侧信道攻击。设计了一种包含多执行架构虚拟的新型云系统:Driftor。对于其中每个虚拟,同一时刻有且仅有一个执行体处于运行状态,并通过代理提供服务,以此降低可能泄漏的信息量。为模拟虚拟迁移机制,系统将在虚拟不同执行体之前周期性切换运行状态,同时通过真实迁移操作加强防御效果。实验结果表明,Driftor能有效防御快速侧信道攻击,且针对真实应用的防御开销较小。

关键词: 计算;侧信道攻击;信息泄露;多执行体架构;虚拟切换;虚拟迁移    

EdgeKeeper:一种适应泛在电力物联网的可信边缘计算框架 Research

杨维永1,2,刘苇2,魏兴慎2,郭子昕2,杨康乐2,黄皓1,祁龙2

《信息与电子工程前沿(英文)》 2021年 第22卷 第3期   页码 287-436 doi: 10.1631/FITEE.1900636

摘要: 本文总结了物联网和边缘计算框架方面一些已有的研究工作。由于通用边缘计算框架软件在实时性、安全性、可靠性和业务功能适配等方面难以满足泛在电力物联网对边缘计算的相关要求,本文设计了一种适应于泛在电力物联网的可信边缘计算框架——EdgeKeeper,并给出安全可信、实时性QoS保障、应用管理以及边协同实现的关键技术方法。实验章节从功能、性能、安全性等方面对EdgeKeeper进行全面评估,通过对比说明EdgeKeeper是最适应泛在电力物联网的边缘计算框架。最后,展望了未来研究方向。

关键词: 物联网;泛在电力物联网;边缘计算;可信计算;网络安全    

图像边缘检测二维小波算法研究与实现

张红岩,张登攀

《中国工程科学》 2003年 第5卷 第4期   页码 61-64

摘要: 小波变换具有检测局域突变的能力,而且可以结合多尺度信息进行检测,因此成为图像信息边缘检测的优良工具。根据二维小波变换的特点,分析了利用二维小波进行图像边缘检测的基本原理,并设计了利用二维小波变换进行多尺度边缘匹配的检测算法。基于研究结果,编写了计算机应用程序,进行实例分析。

关键词: 小波变换     多尺度     边缘检测    

基于去散射与边缘增强算法的水下图像复原 Research Papers

Pan-wang PAN, Fei YUAN, En CHENG

《信息与电子工程前沿(英文)》 2019年 第20卷 第6期   页码 862-871 doi: 10.1631/FITEE.1700744

摘要: 对色差严重和边缘模糊的水下图像需进行复原。一般分两步:去散射和边缘增强。首先,提出一种用于水下图像去散射的多尺度迭代框架。利用卷积神经网络估计传输图,再用自适应双边滤波器改进传输图估计结果。最后将图像转换到特殊变换域,使用非下采样轮廓波变换对边缘去噪和增强。结果表明:该方法主、客观质量均明显优于现有方法。

关键词: 图像散射;边缘增强;卷积神经网络;非下采样轮廓波变换    

6G广域时延敏感物联网——移动边缘计算使能的非地面网络设计 Article

刘承骁, 冯伟, 陶晓明, 葛宁

《工程(英文)》 2022年 第8卷 第1期   页码 96-107 doi: 10.1016/j.eng.2021.11.002

摘要: 考虑到时延敏感业务需求和IoT 设备分布不均的特点,NTN可使用移动边缘计算(MEC)来增强业务支持能力,并提供“沙漠绿洲”状(oasis-oriented)的按需覆盖。然而,在MEC使能的NTN中,通信和MEC系统相互耦合,带来通信与计算资源协同编排难题。本文提出一种面向过程的优化框架,在更大时间尺度上设计通信和MEC系统。在这个框架中,本研究采用大尺度信道状态信息(CSI)刻画复杂传播环境,构建通信与计算资源联合编排的时延最小化问题;给出该优化问题的近似问题,并将其分解为多个子问题;然后,提出迭代算法来求解这些子问题。

关键词: 无蜂窝     移动边缘计算     非地面网络     第六代移动通信技术     广域时延敏感物联网    

基于形参均匀B样条盈亏修正的图像边缘检测

赵颜利,王湛,郭成昊,刘凤玉

《中国工程科学》 2007年 第9卷 第7期   页码 65-70

摘要:

利用形参均匀B样条平滑公式,建立了一种盈亏修正的图像边缘检测新方法。首先对图像的原型值点进行盈亏修正,进一步减少原始图像和平滑图像之间的残余误差;然后利用形参均匀B样条修匀公式对修正后的图像拟合光滑曲面;最后求拟合后的光滑曲面的一阶导数极值点或二阶导数的零交叉点作为边缘特征点试验表明,该方法稳定可靠,精度较高,能够很好地去除伪边缘;同时该方法简洁,便于实时处理。

关键词: 形状参数均匀B样条     边缘检测     计算机视觉     盈亏修正    

OFDMA系统中资源公平调度算法研究

张冬梅,徐友,蔡跃明

《中国工程科学》 2007年 第9卷 第6期   页码 77-81

摘要:

研究了宽带正交频分复用多址(OFDMA)系统中存在多种不同业务时的无线资源公平调度问题,深入分析了经典的资源调度算法—&mdash

关键词: OFDMA     无线资源调度     子载波分配     功率分配    

单边直线感应电机纵向边缘效应的研究

徐伟,孙广生

《中国工程科学》 2007年 第9卷 第3期   页码 21-27

摘要: 由于其磁路断续,电机运行中存在横向和纵向边缘效应;次级的入口和出口因气隙磁链守恒原理会产生涡流, 并随速度上升而加大。边缘效应和涡流大小对直线电机气隙磁链产生重要影响,造成气隙有效磁通和牵引力系 数降低。探讨直线电机工作特点,得到了电机d-q轴等效电路,通过d轴互感和电阻变化来实时反应第二纵 向边缘效应和次级涡流的影响。结合旋转电机转子磁场矢量控制方法,建立了对应的SLIM控制方程。

关键词: 单边直线感应电机     转子磁场定向控制     边缘效应     解耦     补偿    

VirtMan: iVCE环境下同构虚拟大规模部署系统的设计与实现

Zi-yang Li, Yi-ming Zhang, Dong-sheng Li, Peng-fei Zhang, Xi-cheng Lu,ymzhang@nudt.edu.cn

《信息与电子工程前沿(英文)》 2016年 第17卷 第2期   页码 110-121 doi: 10.1631/FITEE.1500216

摘要: 目的:在互联网环境下聚合数据中心中计算资源虚拟计算环境(iVCE)可以提供经济而有效的服务。在iVCE中,我们广泛地应用虚拟技术以实现用户间的隔离,保证计算环境的可信性。创新点:设计并实现了支持虚拟镜像动态挂载的缓存组管理系统,可以实现动态地添加和删除缓存设备,减小从存储服务器上读取的数据量;设计并实现了支持虚拟镜像数据快速分发的层级挂载技术,每个计算节点的本地缓存数据都可以提供给其他节点上的同构虚拟方法:VirtMan将远程的镜像块设备挂载到计算节点本地。在我们缓存组管理系统中为其新建一个缓存设备,并在缓存设备上为每个虚拟建立快照,随后在快照设备上启动虚拟。由于快照保证了缓存是只读的,我们将每个缓存设备作为新的挂载点,为其他节点上的同构虚拟提供镜像数据。结论:VirtMan通过弹性缓存组管理系统以及层级挂载等技术,极大地提高了大规模同构虚拟的部署速度,可以实现在2分钟内部署1000台虚拟

关键词: 虚拟;快速启动;同构性;基于互联网的虚拟计算环境(iVCE)    

标题 作者 时间 类型 操作

分级移动边缘云中节省开销的资源分配

Ming-shuang JIN, Shuai GAO, Hong-bin LUO, Hong-ke ZHANG

期刊论文

边缘计算技术发展与对策研究

洪学海,汪洋

期刊论文

工业互联网边缘智能的发展现状与前景展望

任姚丹珺,戚正伟,管海兵,陈磊

期刊论文

基于边缘计算的软件定义制造和柔性资源调度研究

杨晨, 廖方茵, 兰舒琳, 王力翚, 沈卫明, 黄国全

期刊论文

基于联邦边缘学习的梯度量化和带宽分配优化策略

刘沛西1,3,江甲沫2,朱光旭3,程磊4,5,蒋伟1,罗武1,杜滢2,王志勤2

期刊论文

面向物联网的激励感知区块链辅助的智能边缘缓存计算迁移研究

王倩, 陈思光, 吴蒙

期刊论文

基于切换和迁移多执行体架构虚拟侧信道攻击防御技术

Chao YANG, Yun-fei GUO, Hong-chao HU, Ya-wen WANG, Qing TONG, Ling-shu LI

期刊论文

EdgeKeeper:一种适应泛在电力物联网的可信边缘计算框架

杨维永1,2,刘苇2,魏兴慎2,郭子昕2,杨康乐2,黄皓1,祁龙2

期刊论文

图像边缘检测二维小波算法研究与实现

张红岩,张登攀

期刊论文

基于去散射与边缘增强算法的水下图像复原

Pan-wang PAN, Fei YUAN, En CHENG

期刊论文

6G广域时延敏感物联网——移动边缘计算使能的非地面网络设计

刘承骁, 冯伟, 陶晓明, 葛宁

期刊论文

基于形参均匀B样条盈亏修正的图像边缘检测

赵颜利,王湛,郭成昊,刘凤玉

期刊论文

OFDMA系统中资源公平调度算法研究

张冬梅,徐友,蔡跃明

期刊论文

单边直线感应电机纵向边缘效应的研究

徐伟,孙广生

期刊论文

VirtMan: iVCE环境下同构虚拟大规模部署系统的设计与实现

Zi-yang Li, Yi-ming Zhang, Dong-sheng Li, Peng-fei Zhang, Xi-cheng Lu,ymzhang@nudt.edu.cn

期刊论文