移动边缘计算中计算卸载方案研究综述.pdf

移动边缘计算中计算卸载方案研究综述

一、概述

随着物联网和移动互联网的迅猛发展，移动设备数量激增，应用

场景日益丰富，用户对移动计算的需求也在不断增长。移动边缘计算

（MobileEdgeComputing,MEC）作为一种新兴的计算范式，通过将

计算任务从中心云迁移到网络边缘，即靠近数据源和用户的地方，可

以有效缓解中心云的压力，降低延迟，提高服务质量。计算卸载作为

移动边缘计算的核心技术之一，通过将移动设备的计算任务部分或全

部迁移到边缘服务器上执行，可以进一步优化资源利用，提高计算效

率，降低能耗。

计算卸载方案的设计和实施面临着诸多挑战。计算任务的特性各

异，如何准确评估任务的大小、复杂度、数据依赖性等属性，从而做

出合理的卸载决策，是一个关键问题。网络环境的动态变化、边缘服

务器的计算能力、能源消耗等因素，都会影响计算卸载的效果。还需

要考虑任务的安全性和隐私保护问题。

本文旨在对移动边缘计算中的计算卸载方案进行综述，分析现有

方案的优缺点，探讨未来发展趋势和潜在研究方向。我们将介绍移动

边缘计算的基本概念和架构，以及计算卸载的基本原理。我们将对现

有的计算卸载方案进行分类和总结，分析各种方案的设计思路、关键

技术、性能指标等。我们将讨论计算卸载方案在实际应用中面临的挑

战和问题，展望未来的发展趋势和研究方向。

1.移动边缘计算（MEC）的背景和发展

移动边缘计算（MobileEdgeComputing，MEC）是一种将计算、

存储和网络资源从云端下沉到网络边缘的新兴技术。它旨在通过将计

算任务从移动设备转移到网络边缘的服务器上，从而减少数据传输延

迟、节省带宽并提高计算效率。

MEC的发展可以追溯到2013年，当时欧洲电信标准化协会（ETSI）

首次提出了MEC的概念。随后，MEC得到了学术界和工业界的广泛关

注和研究。2016年，ETSI发布了第一个MEC标准，为MEC的发展奠

定了基础。

移动互联网的快速发展：随着移动互联网的普及，移动设备的数

量和种类不断增加，对计算和存储资源的需求也越来越大。传统的云

计算模式无法满足移动设备对低延迟和高带宽的需求，因此需要一种

新的计算模式来解决这个问题。

物联网（IoT）的兴起：物联网的发展使得大量的智能设备连接

到互联网，这些设备产生了大量的数据，需要实时处理和分析。MEC

可以将计算任务下沉到网络边缘，从而实现对这些数据的实时处理和

分析。

5G网络的部署：5G网络具有高带宽、低延迟和高可靠性的特点，

为MEC的发展提供了良好的网络基础。MEC可以利用5G网络的边缘

节点，提供更接近用户的计算和存储资源，从而满足用户对低延迟和

高带宽的需求。

目前，MEC已经在多个领域得到了应用，包括智能交通、智能制

造、智能家居等。随着技术的不断发展和成熟，MEC有望在更多的领

域得到应用，并成为未来网络计算的重要模式之一。

2.计算卸载在MEC中的重要性

降低延迟：计算卸载可以显著减少移动设备处理任务所需的时间。

由于边缘服务器通常位于用户附近，因此数据传输的距离较短，从而

降低了延迟。这对于实时应用，如在线游戏、视频会议和自动驾驶车

辆等，尤为重要。

节能：移动设备的电池寿命一直是用户关注的重点。通过将计算

密集型任务卸载到边缘服务器，可以减少移动设备的能耗，延长电池

寿命。这对于提升用户体验和降低设备更换频率具有重要意义。

提高计算效率：边缘服务器通常拥有更强大的计算能力，能够快

速处理复杂任务。计算卸载使得移动设备可以利用这些资源，从而提

高整体计算效率，尤其是在处理大数据和复杂算法时。

优化网络负载：计算卸载有助于减轻核心网络的负担。通过在边

缘处理数据，可以减少需要传输到核心网络的数据量，从而优化网络

流量和负载分布。

支持多样化应用：MEC中的计算卸载为各种新兴应用提供了支持，

如增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和物联网（IoT）等。这些应用

通常需要大量的计算资源和低延迟，计算卸载使得这些应用在移动设

备上成为可能。

增强数据隐私和安全：计算卸载还可以增强数据的隐私和安全。

通过在本地或近边缘处理敏感数据，可以减少数据泄露和被恶意攻击

的风险。

计算卸载在MEC中扮演着至关重要的角色，它不仅提高了计算效

率，降低了延迟，还节能并优化了网络负载