隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，支持邊緣計(jì)算的終端設(shè)備的快速普及與低時(shí)延高可靠通信需求的日益提升，傳統(tǒng)的資源管理與優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)的多樣化需求。為提升移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信容量以及推動(dòng)移動(dòng)通信系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展，本書(shū)對(duì)智能通信與計(jì)算融合技術(shù)進(jìn)行了闡述，包括面向通信與計(jì)算融合的泛在智能網(wǎng)絡(luò)、面向通信與計(jì)算融合的智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)延伸和面向通信與計(jì)算融合的智能網(wǎng)絡(luò)算力增強(qiáng)三個(gè)部分。
本書(shū)適合于通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)和軟件工程專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生，以及從事IT領(lǐng)域的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。
作者多年物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算和人工智能相關(guān)領(lǐng)域教學(xué)和科研成果的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)而成
對(duì)智能通信與計(jì)算融合技術(shù)進(jìn)行了闡述，包括面向通信與計(jì)算融合的泛在智能網(wǎng)絡(luò)、面向通信與計(jì)算融合的智能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)延伸和面向通信與計(jì)算融合的智能網(wǎng)絡(luò)算力增強(qiáng)三個(gè)部分
寧兆龍
博士，重慶郵電大學(xué)教授，主要研究?jī)?nèi)容為車(chē)聯(lián)網(wǎng)高 效接入、通信和計(jì)算。近三年作為第 一或通信作者發(fā)表論文70余篇，包括：ESI 0.1%熱點(diǎn)論文5篇，ESI 1%高被引論文23篇，中科院一區(qū)論文20余篇，中科院二區(qū)論文近40篇，相關(guān)研究成果發(fā)表在：IEEE COMST、IEEE TII、IEEE COMMAG、IEEE WCOM、IEEE TITS、IEEE TVT、IEEE TASE、IEEE IoT、IEEE TETC、IEEE TCCN、ACM Mobicom、WWW等，授權(quán)專(zhuān)利6項(xiàng)。
第 1章 基于移動(dòng)邊緣計(jì)算的動(dòng)態(tài)服務(wù)遷移 1
1.1 引言 1
1.2 服務(wù)遷移模型 2
1.2.1 服務(wù)執(zhí)行效用 4
1.2.2 服務(wù)遷移開(kāi)銷(xiāo) 6
1.3 問(wèn)題描述 6
1.4 基于移動(dòng)邊緣計(jì)算的動(dòng)態(tài)服務(wù)遷移算法 7
1.4.1 基于李雅普諾夫優(yōu)化的隊(duì)列穩(wěn)態(tài) 7
1.4.2 基于采樣平均近似的未來(lái)效用估計(jì) 8
1.4.3 基于馬爾可夫優(yōu)化的動(dòng)態(tài)服務(wù)部署 9
1.5 實(shí)驗(yàn)評(píng)估 10
1.5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)設(shè)置 10
1.5.2 系統(tǒng)性能分析 11
第 2章 面向普適邊緣計(jì)算的多智能體模仿學(xué)習(xí)：分布式計(jì)算卸載算法 14
2.1 引言 14
2.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題表述 16
2.2.1 系統(tǒng)概述 16
2.2.2 通信和計(jì)算模型 18
2.2.3 問(wèn)題公式化 19
2.3 基于多智能體模仿學(xué)習(xí)的計(jì)算卸載算法 20
2.3.1 算法概述 20
2.3.2 隨機(jī)博弈公式 21
2.3.3 優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化 22
2.3.4 專(zhuān)家策略 23
2.3.5 智能體策略 26
2.3.6 算法分析 29
2.4 性能評(píng)價(jià) 30
2.4.1 仿真設(shè)置 30
2.4.2 仿真結(jié)果 30
第3章 關(guān)鍵信齡最小化：部分觀測(cè)下基于模仿學(xué)習(xí)的調(diào)度算法 36
3.1 引言 36
3.2 系統(tǒng)模型與問(wèn)題構(gòu)建 38
3.2.1 系統(tǒng)模型 38
3.2.2 AoCI 40
3.2.3 問(wèn)題構(gòu)建 41
3.3 信息感知啟發(fā)式算法 44
3.3.1 子問(wèn)題轉(zhuǎn)換 44
3.3.2 總體步驟 45
3.4 基于模仿學(xué)習(xí)的調(diào)度算法 46
3.4.1 問(wèn)題轉(zhuǎn)換 47
3.4.2 通過(guò)模仿的信息更新調(diào)度 48
3.4.3 基于模仿學(xué)習(xí)的調(diào)度 50
3.4.4 理論分析 52
3.5 性能評(píng)估 53
3.5.1 仿真設(shè)置 53
3.5.2 仿真結(jié)果 54
第4章 移動(dòng)區(qū)塊鏈中集中式資源管理 59
4.1 系統(tǒng)模型 61
4.2 問(wèn)題建模 64
4.3 解決方案 65
4.4 性能評(píng)估 70
4.4.1 仿真參數(shù)設(shè)置 70
4.4.2 仿真設(shè)計(jì) 73
4.4.3 性能分析 73
第5章 基于移動(dòng)邊緣計(jì)算的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)健康監(jiān)測(cè) 77
5.1 引言 77
5.2 動(dòng)機(jī) 78
5.3 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)模型 79
5.3.1 醫(yī)療重要性 80
5.3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)新鮮度 80
5.3.3 監(jiān)測(cè)能耗 81
5.4 問(wèn)題描述 82
5.4.1 系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)最小化問(wèn)題 83
5.4.2 IWS子問(wèn)題 84
5.4.3 BWS子問(wèn)題 84
5.5 無(wú)線人體局域網(wǎng)內(nèi)部合作博弈 85
5.6 無(wú)線人體局域網(wǎng)外部非合作博弈 86
5.7 實(shí)驗(yàn)評(píng)估 88
5.7.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)設(shè)置 88
5.7.2 系統(tǒng)性能分析 88
第6章 基于5G無(wú)人機(jī) 社區(qū)的計(jì)算卸載：協(xié)同任務(wù)調(diào)度和路徑規(guī)劃 91
6.1 系統(tǒng)模型 93
6.1.1 通信模型 94
6.1.2 計(jì)算模型 95
6.2 問(wèn)題描述 96
6.2.1 問(wèn)題概述 96
6.2.2 約束分析 96
6.2.3 問(wèn)題描述 97
6.2.4 問(wèn)題轉(zhuǎn)化 98
6.3 協(xié)同路徑規(guī)劃和任務(wù)調(diào)度 99
6.3.1 基于社區(qū)的時(shí)間近似 99
6.3.2 基于吞吐量最大化的拍賣(mài) 100
6.3.3 動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度 102
6.3.4 性能分析 103
6.4 性能評(píng)估 105
6.4.1 仿真設(shè)置 105
6.4.2 數(shù)值結(jié)果 106
第7章 智能交通系統(tǒng)中分布式資源管理 110
7.1 系統(tǒng)模型 111
7.1.1 終端層 113
7.1.2 邊緣層 114
7.1.3 遠(yuǎn)端管理層 115
7.2 問(wèn)題建模 115
7.2.1 用戶(hù)數(shù)據(jù)安全 116
7.2.2 系統(tǒng)時(shí)延 117
7.2.3 用戶(hù)效用 120
7.2.4 問(wèn)題公式化 121
7.3 解決方案 122
7.3.1 問(wèn)題分解 123
7.3.2 解決問(wèn)題P7.1的基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的算法 125
7.3.3 解決問(wèn)題P7.2′的交替方向乘子法算法 128
7.3.4 求解問(wèn)題P7.3′的基于雙邊匹配的算法 135
7.4 性能評(píng)估 136
7.4.1 仿真設(shè)置 138
7.4.2 問(wèn)題P7.1的性能 139
7.4.3 問(wèn)題P7.2′的性能 141
7.4.4 問(wèn)題P7.3′的性能 146
第8章 基于DRL的智能車(chē)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算卸載方案 147
8.1 動(dòng)機(jī) 148
8.2 貢獻(xiàn) 148
8.3 系統(tǒng)模型 149
8.3.1 模型概述 149
8.3.2 微云模型 150
8.3.3 霧模型 151
8.3.4 重定向模型 152
8.4 問(wèn)題描述 153
8.4.1 優(yōu)化目標(biāo) 153
8.4.2 流重定向 154
8.4.3 卸載決策 155
8.5 DRL概述 155
8.6 基于DRL的卸載算法 156
8.6.1 流重定向 156
8.6.2 最小化能耗的DRL 157
8.6.3 復(fù)雜度分析 159
8.7 性能評(píng)估 160
第9章 基于邊緣計(jì)算的5G車(chē)聯(lián)網(wǎng)部分卸載 165
9.1 引言 165
9.2 5G車(chē)聯(lián)網(wǎng)模型 166
9.2.1 5G車(chē)聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景介紹 166
9.2.2 卸載策略 167
9.2.3 系統(tǒng)利潤(rùn)函數(shù) 168
9.3 問(wèn)題描述 170
9.4 部分卸載和自適應(yīng)任務(wù)調(diào)度算法 171
9.4.1 傳輸調(diào)度策略 171
9.4.2 最優(yōu)卸載比率 173
9.4.3 計(jì)算卸載服務(wù)定價(jià) 173
9.5 實(shí)驗(yàn)評(píng)估 174
9.5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)設(shè)置 174
9.5.2 系統(tǒng)性能分析 175
第 10章 遷移感知的智能車(chē)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合資源分配策略 178
10.1 引言 178
10.2 遷移感知的資源分配模型 180
10.2.1 通信模型 181
10.2.2 計(jì)算模型 181
10.2.3 緩存模型 182
10.3 問(wèn)題描述 183
10.3.1 效益函數(shù) 183
10.3.2 目標(biāo)函數(shù) 184
10.4 基于DRL的資源分配算法 185
10.4.1 基于DRL的車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)框架 185
10.4.2 基于策略梯度的DRL算法 186
10.5 實(shí)驗(yàn)評(píng)估 189
10.5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)設(shè)置 189
10.5.2 收斂性分析 190
10.5.3 系統(tǒng)性能分析 191
第 11章 基于模仿學(xué)習(xí)的在線VEC任務(wù)調(diào)度 194
11.1 引言 194
11.2 系統(tǒng)模型與問(wèn)題表述 196
11.2.1 系統(tǒng)概述 196
11.2.2 服務(wù)時(shí)延和能源消耗模型 197
11.2.3 問(wèn)題規(guī)劃 199
11.3 基于模仿學(xué)習(xí)的任務(wù)調(diào)度算法 200
11.3.1 算法概述 200
11.3.2 SPV聚類(lèi) 201
11.3.3 專(zhuān)家模仿學(xué)習(xí) 203
11.3.4 算法分析 205
11.4 性能評(píng)估 206
11.4.1 仿真設(shè)置 206
11.4.2 仿真結(jié)果 208
第 12章 邊緣協(xié)同的IoV聯(lián)合資源分配策略 215
12.1 引言 215
12.2 邊緣協(xié)同資源分配模型 217
12.2.1 通信模型 218
12.2.2 計(jì)算模型 218
12.2.3 緩存模型 220
12.2.4 系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo) 221
12.3 問(wèn)題描述 222
12.4 在線邊緣協(xié)同卸載策略 223
12.4.1 李雅普諾夫優(yōu)化框架 223
12.4.2 邊緣協(xié)同平衡算法 225
12.5 智能資源聯(lián)合分配策略 228
12.5.1 分支定界優(yōu)化框架 228
12.5.2 基于模仿學(xué)習(xí)的分支定界算法 229
12.6 實(shí)驗(yàn)評(píng)估 232
12.6.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)設(shè)置 232
12.6.2 系統(tǒng)性能分析 233
12.6.3 時(shí)間復(fù)雜度分析 236
參考文獻(xiàn) 238
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