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 邊緣計算的產生背景 2

1.1.3 邊緣計算的價值 4

1.2 邊緣計算的演進歷程 7

1.2.1 雛形階段 7

1.2.2 發(fā)展階段 9

1.2.3 應用階段 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)應用 19

1.4.3 邊緣計算應用展望 27

1.5 邊緣計算與算力網絡 29

1.5.1 算力網絡的背景 29

1.5.2 算力網絡的定義與資源分配方式 31

1.5.3 算力網絡架構 32

1.5.4 算力網絡中的邊緣計算 34

1.5.5 算力網絡發(fā)展展望 35

1 目 錄

1.6 本書結構 37

參考文獻 37

第 2 章 邊緣計算網絡架構、基礎技術與服務模式 39

2.1 邊緣計算的網絡架構 39

2.1.1 部署模式 40

2.1.2 協(xié)同模式 46

2.2 邊緣節(jié)點基礎技術 51

2.2.1 邊緣設備形態(tài) 52

2.2.2 邊緣算力配置 52

2.2.3 虛擬化技術 55

2.2.4 內容緩存技術 60

2.3 邊緣通信網絡基礎技術 62

2.3.1 無線接入技術 62

2.3.2 消息服務技術 73

2.3.3 內容分發(fā)技術 78

2.4 邊緣服務模式 81

2.4.1 邊緣計算基礎設施 82

2.4.2 基礎服務平臺 83

2.4.3 場景專用方案 85

參考文獻 87

第 3 章 邊緣計算資源管理使能技術與平臺 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 增強擴展性與適應性 93

3.2 無線接入管理 94

3.2.1 虛擬化無線接入網（vRAN） 95

3.2.2 集中化無線接入網（C-RAN） 96

3.2.3 開放式無線接入網（O-RAN） 99

3.3 網絡資源管理 . 104

3.3.1 軟件定義網絡（SDN） 105

3.3.2 網絡功能虛擬化（NFV） 107

3.3.3 網絡切片（NS） 108

3.4 云邊端服務管理 112

3.4.1 云側：以 Kubernetes 為例 112

3.4.2 邊側：以 KubeEdge 為例 117

3.4.3 端側：以 EdgeX 為例 121

參考文獻 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 任務卸載 130

4.2.2 服務放置 132

4.2.3 內容緩存 135

4.2.4 內容請求 137

4.2.5 計費定價 138

4.2.6 資源分配 139

4.3 系統(tǒng)模型 140

4.3.1 基礎定義 141

4.3.2 任務卸載與服務放置模型 141

4.3.3 內容緩存與內容請求模型 147

4.3.4 計費定價模型 149

4.3.5 邊邊、邊云傳輸模型 149

4.4 優(yōu)化目標 150

4.4.1 任務處理時延最小化 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)化算法設計. 158

4.5.3 常用優(yōu)化算法介紹 . 161

參考文獻 169

第 5 章 邊緣智能中的資源管理技術 172

5.1 邊緣智能概述 . 173

5.1.1 邊緣智能的定義 173

5.1.2 云邊端架構中的人工智能 173

5.1.3 邊緣智能的應用 177

5.2 邊緣智能中的資源管理方法 178

5.2.1 模型訓練階段 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 關于模型訓練的研究 200

5.3.2 關于模型推理的研究 202

5.3.3 關于模型部署的研究 205

參考文獻 206

第 6 章 多無線接入網中的邊緣計算資源管理技術 209

6.1 多無線接入網中的邊緣計算 210

6.1.1 多無線接入網 210

6.1.2 多無線接入網中的邊緣計算 211

6.1.3 研究價值 212

6.1.4 技術挑戰(zhàn) 212

6.2 網絡架構 214

6.2.1 各接入網擁有獨立邊緣資源網絡架構 214

6.2.2 所有接入網共享邊緣資源網絡架構 215

6.2.3 僅部分接入網擁有邊緣資源網絡架構 215

6.3 系統(tǒng)模型 216

6.3.1 定義 216

6.3.2 多接入網通信傳輸技術 . 218

6.3.3 任務完全卸載 219

6.3.4 任務部分卸載 226

6.4 研究工作 234

6.4.1 關于任務部分卸載的研究 234

6.4.2 關于任務完全卸載的研究 237

參考文獻 240

第 7 章 車輛邊緣計算資源管理技術 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 248

7.2 通信模式 250

7.2.1 直接通信 250

7.2.2 網絡通信 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 272

7.5 研究工作 275

7.5.1 關于 RSU 負載均衡的研究 275

7.5.2 關于車輛計算資源反向利用的研究 277

7.5.3 關于 V2I 和 V2V 協(xié)同卸載的研究 279

參考文獻 281

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

8.1 工業(yè)物聯(lián)網邊緣計算概述 284

8.1.1 工業(yè)物聯(lián)網的概念 284

8.1.2 工業(yè)物聯(lián)網中邊緣計算的意義 286

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

5 目 錄

8.1.4 工業(yè)物聯(lián)網中邊緣計算的結構特點 288

8.2 系統(tǒng)模型 290

8.2.1 區(qū)塊鏈 290

8.2.2 工作流調度 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 關于任務調度的研究 315

8.3.2 關于安全與隱私問題的研究 319

8.3.3 關于數(shù)字孿生的研究 321

參考文獻 323

第 9 章 衛(wèi)星邊緣計算中的資源管理技術 . 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)星網絡中的邊緣計算 329

9.1.3 衛(wèi)星網絡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 332

9.2.1 系統(tǒng)方案 332

9.2.2 空天地一體化網絡 334

9.3 關鍵技術 335

9.3.1 任務卸載 335

9.3.2 邊緣緩存 339

9.3.3 衛(wèi)星協(xié)同調度 343

9.3.4 衛(wèi)星漫游 348

9.4 研究工作 351

9.4.1 關于衛(wèi)星網絡高度動態(tài)性的研究 351

9.4.2 關于衛(wèi)星間協(xié)同處理的研究 353

9.4.3 關于衛(wèi)星邊緣內容緩存的研究 355

參考文獻 356