连接车辆的集成网络、缓存和计算:介绍一种深度强化学习方法

姓名:李晶晶  学号:22011211156

嵌牛导读:互联车辆的发展主要受到信息和通信技术的严重影响,这些技术推动了各个领域的大量创新,包括网络、缓存和计算。然而,这些重要的使能技术传统上已经在现有的关于车辆网络的工作中被单独研究过了。

嵌牛鼻子:存储、深度强化学习,边缘计算

嵌牛正文:

(一)背景

近年来,人们对联网汽车非常感兴趣,它们利用先进的技术将车辆与各种基础设施、设备、用户、服务等连接起来。联网车辆可提供能够提高安全性、提高效率、减少事故、减少交通系统中的交通拥堵的关键技术。互联汽车的发展主要受到信息和通信技术的严重影响,这些技术推动了包括网络、缓存和计算等各个领域的大量创新。关于这些方面的改进发展已经在联网车辆的发展中得到了广泛的研究。

在网络领域,软件定义的网络(SDN)已经引起了学术界和工业界的极大兴趣。SDN的基本原理是将控制平面与数据平面分离,从而能够通过一个集中的软件定义的控制器对网络的全局视图对网络进行编程。另一个相关的概念是网络功能虚拟化(NFV)。通过抽象物理网络资源,多个用户可以通过相互隔离灵活地共享资源。将SDN和NFV扩展到车载网络、是有益的。另一种很有前途的技术是网络内缓存,作为信息中心网络(ICN)的关键特性之一,可以有效地减少网络中的重复内容传输。

(二)系统描述

1、车辆网络

车辆网络通过移动无线网络相互连接各种服务、内容和应用程序提供商,向司机和车辆提供信息和娱乐内容。典型的车辆网络上的应用包括高级安全警告、管理和播放音频内容、利用驾驶导航、提供电影、游戏、社交网络等娱乐、收听和发送发送的短信、打电话和访问互联网或智能电话的内容,以及更复杂的应用程序,就比如:合作驾驶(例如,车道合并辅助和布局)和自动驾驶(如无人驾驶车辆)。

不同的车辆应用程序有不同的前提条件。例如,其中一些完全依赖互联网(例如,网络冲浪、在线游戏、视频下载和电子邮件访问),而另一些则支持车间通信(例如,在车辆之间交换信息和数据)。一般来说,车辆通信是基于两种主要技术:专用短程通信(DSRC)和蜂窝网络。通过使用这两种技术,车辆可以向他人提供从其自己的传感器、其他邻近车辆、道路侧单元(RSUs)或直接访问互联网中获取的信息。

2、软件定义和虚拟化的车辆网络

扩展SDN原则(如灵活性、可编程性和集中控制)有利于管理车辆网络中的网络和通信资源,例如优化信道分配和网络选择,减少多通道、多无线电环境(如无线局域网和蜂窝网络)中的干扰,从而改进多跳环境中的数据包路由决策,并有效地处理高速场景中的移动性。

此外,无线网络虚拟化已被认为是在管理网络架构和网络资源(如频谱和基础设施)方面的一种有效和有前途的方法。通过使用不同的QoS、服务功能或网络需求,虚拟机管理程序可以将一个通用的物理无线网络虚拟化为几个虚拟网络。此外,由于虚拟化支持网络基础设施和资源的共享,因此无线接入网络可以显著降低网络的资本费用(CapEx)和运营费用(OpEx)。

3、以信息为中心的车辆网络

在联网的车辆生态系统中,RSU和机载收发数据机将在各种车辆应用中交换大量信息丰富和安全关键的数据。由于低质量的无线链路和高的车辆移动性,在车辆网络中使用传统的以主机为中心的基于ip的方法提供大量数据具有挑战性。ICN的最新进展可以扩展到车辆网络来解决这一问题。ICN架构的一个典型典型例子是命名数据网络(NDN),它使用内容名称来路由和检索数据。


一个针对联网车辆的集成网络缓存和计算的框架


4、具有移动边缘计算的车辆网络

最近,云计算已经应用于不同的领域,用户数据需要传输到数据中心并进行处理。然而,由于数据中心通常远离最终用户,云计算服务可能无法为连接车辆的低延迟应用程序提供保证,并且将大量数据(如在大数据分析中)从车辆传输到云可能不可行,也不经济。为了解决这些问题,MEC被提议部署更接近的计算资源,这可以有效地提高需要密集计算和低延迟的应用程序的服务质量(QoS)。


(三)系统模型

具有MEC和缓存的车辆网络中的视频服务的过程


物理网络基础设施主要包括多个基站(BSs)、路边单元(RSUs)、MEC服务器、内容缓存、车辆和路由器,这些基站由基础设施提供商(InPs)操作。虚拟网络是按逻辑建立的。每个虚拟网络包括BSs、rsu、MEC服务器和内容缓存,它们可以为车辆提供视频内容缓存和高速计算的能力。

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