1.1 研究目的及意义

随着移动通信技术的发展和智能终端的普及，网络边缘的设备数量迅速增大，各种网络服务和应用不断涌现，用户对网络服务质量、请求时延等网络性能的要求越来越高。尽管新的移动设备的中央处理单元（CPU, central process unit）的处理能力越来越强大，但依然无法在短时间内处理复杂的应用程序。以云计算为核心的任务处理平台已经不能高效的处理海量边缘设备产生的数据，主要表现在：1）线性增长的集中式云计算能力无法匹配爆炸式增长的海量边缘数据；2）从网络边缘的用户设备传输海量数据到云中心网络传输带宽的负载急剧增加，造成较大的网络延迟；3）网络边缘数据涉及个人隐私，安全问题变得尤其突出；4）有限电能的网络边缘设备传输数据到云中心能耗开销较大。因此，

学术界开始对新的计算模型进行深入的研究，如微数据中心、雾计算、中国科学院的海云计算、移动边缘计算等，将原有云计算模型的部分或全部计算任务迁移到网络边缘设备上，降低云计算中心的计算负载，提高数据的处理效率，可以有效的解决上述的问题。

移动边缘计算（MEC，mobile edge computing）是指在移动网络边缘部署计算和存储资源，为移动网络提供IT服务环境和云计算能力，为用户提供超低时延和高带宽的网络服务解决方案。作为MEC中关键技术之一，计算卸载是指终端设备将部分或全部计算任务交给边缘云计算处理的技术，以解决移动设备在资源存储、计算性能以及能效等方面存在的不足。计算卸载技术主要包括卸载决策、资源分配和卸载框架实现这三方面。得益于全球各国对MEC网络体系架构研究的广泛关注，MEC计算卸载技术成为移动网络中研究的热点之一。一般来说，MEC服务器的计算和存储能力小于传统的移动云计算中心，但计算能力仍然至少是移动终端的100倍，将移动终端业务卸载到MEC服务器处理，能实现较小的任务处理时延。同时，MEC服务器一般部署在靠近用户的核心网边缘，大大降低了任务卸载过程中的传输时延，减轻了核心网回传链路的传输负担。在MEC系统中，根据任务需要的计算资源和时延敏感程度，对任务进行卸载，针对从移动终端卸载到MEC执行的任务，将部分留在移动终端处理的同时，选择部分任务卸载到核心云数据中心执行，能够减小MEC服务器的负载，降低系统中完成所有任务的平均时延，充分利用计算资源。因此，利用MEC来辅助执行移动终端完成计算密集型或时延敏感性计算任务，已经成为未来移动通信网络系统的一个重要发展趋势。

1.2 国内外研究现状

移动边缘计算的概念最早由欧洲电信标准化协会(ETSI)在2014年提出，将具有计算和存储能力的云计算平台下沉到移动接入网络的边缘,将传统的电信蜂窝网络与互联网业务进行深度融合。ETSI对移动边缘计算的定义为：在移动接入网络边缘提供IT服务环境和计算资源,将计算节点部署在移动用户周围，减少用户与服务提供商的交互时延,提高用户体验。2016年ETSI完善了移动边缘计算的概念，将边缘计算能力从传统蜂窝网络扩展至其他无线接入网络(如WiFi，家庭基站)。在基站侧叠加移动边缘计算节点，通过移动边缘计算节点完成目标计算任务，可以避免计算请求通过核心网的远距离传输，有效的减少核心网侧的负载压力。

MEC被认为是之前移动云服务(例如微云)技术的自然演进。移动微云作为移动终端设备的一种补充资源，在终端设备进行任务卸载时，可以选择不将任务分配给远端的核心云系统，而是就近分配给周围的移动微云，并且当用户与移动微云系统通过Wi-Fi连接时具有较低的成本与时延。通过这种方式，用户在使用移动微云中的计算资源进行计算时，往往只有一跳，因此移动微云系统“可无缝的处理计算密集型应用，如计算视觉、机器学习、策略判决等业务”。虽然关于移动微云的研究很多,但是关于微云系统中的存储、计算资源的分配，使得用户体验最佳同时成本最小的微云系统管理策略以及微云资源的安全性等问题仍然没有得到根本地解决。

Dinh等人对移动微云进行了调研，介绍了能够应用于移动微云中的应用程序类型。作为使用微云辅助终端设备进行计算的一个例子，Satyanarayanan 等人讨论了微云的概念，他们在文中指出，利用微云进行计算是值得信赖的。微云计算资源丰富，大多数微云服务器都能够快速而稳定地接入互联网，并为附近的移;动用户提供计算、带宽和存储资源。与MEC服务器不相同的是，MEC服务器由移动基础设施提供商运营，而移动微云是由终端的移动用户来进行管理，终端的移动用户通过局域网,例如Wi-Fi等来实例化服务。由于微云没有连接到移动网络，微云不能共享网络运营商的相关信息。因此，微云适合于从移动终端用户设备卸载资源密集型任务，以便提高执行速度或增加终端的电池寿命。

Fesehaye等人特别关注了微云之间的交互性，说明了微云端也能够缓存和传输内容。并引入了以内容为中心的本地联网方法，称为互联的微云系统。他们的贡献主要在三个方面:首先，使用云技术和云计算来定义移动基础架构即服务云。其次，为了实现以内容为中心的特性，他们提出了一种无线路由协议，以实现两个微云之间以及两个终端用户之间通过微云的通信。第三，分析了使用微云进行计算对文件编辑、视频流和消息传递等使用移动微云进行交互的应用的影响。但是，针对特定用户的任务卸载和内容缓存仅是MEC的两个用例。与使用移动微云进行计算相比，MEC服务器被广泛地部署在移动网络边缘，并可供所有移动用;户使用，而不仅仅是某些特定的移动用户。MEC 服务器与基站共存，提供额外的功能，如能够访问位置和移动信息。

到目前为止，有关MEC的研究主要是从非技术角度进行讨论的。例如，IBM讨论了MEC系统在企业和M2M( Machine to Mach ine, M2M)中的经济效益。第一个真正的MEC平台于2014年由诺基亚网络白引入。在这个概念中，MEC服务器是标准的IT设备，部署在移动网络基站侧，具有远高于移动终端的计算能力和一定的存储容量。同时，MEC服务器位于移动网络边缘，可以收集网络拥塞情况、用户位置和移动方向等实时数据。此外，某些特定的应用程序(目前尚未被明确地分类)会在这些部署在移动网络边缘的MEC服务器上运行。