一种分布式云架构的移动多媒体服务

1、移动与云计算的功能分层体系结构您是不是要找： Functional Layered Architecture for MAC在图4 MCC的分层架构如图所示。每一层包括一组功能和协议。每一层中的操作分三个阶段进行：建立，激活和终止。用户与MCC之间的多媒体会话的初始设置发生在建立阶段。这样设置后，该多媒体数据是在激活阶段传输。最后，在会话完成时实在终止阶段完成。在下面的章节中，我们讨论每一层的细节。 终端用户层终端用户层提供了一个图形用户界面（GUI），以方便与多媒体应用的直接用户交互。终端用户层通过识别多媒体对象（视频、音频）及其QoP的参数（比如视频的清晰度）来处理用户的请求。此外，它允许

2、终端用户上载新的多媒体数据，并修改相关的QoP参数和授权信息。这样的操作是通过与该移动用户发起的会话的基站相关联的云块来管理。 在一个多媒体文件，多媒体对象可具有不同的带宽要求，如图2所示。可以知道到，该文件的整个带宽和资源需求可能会显着改变，因为这在取决于一段时间对象的并发级别。为了保证的QoP要求，底层的网络，包括互联网和移动网络，必须动态地分配足够的资源。这些指定的要求，可在端至端峰或所需要的传送对象的平均带宽来指定。文档模型可以提供每个对象的带宽需求。可以注意到，每个对象的属性是由它的本地数据中心维护。因此，在会话建立时，整个多媒体文件的带宽属性是对云块是可知的。在MCC中，这些配置文

3、件用在云块里面能有效地分配资源，以确保用户需要的QOP 。用户可以建立多个具有不同带宽配置的会话。集成云块和基站充当因特网和移动用户之间的有效接口。我们假设互联网（数据中心和cloudlets之间的网络）是资源充足，有足够的资源以保证由多媒体服务所需的的QoP 。数据中心管理和虚拟化层数据中心管理和虚拟化层提供的分布式对象管理功能，并保存数据中心ID的位置。如前面所说，虚拟化允许逻辑地址解析到由用户调用服务的物理地址。服务器代理通过识别特定的VDC（这个多媒体对象被识别）来执行地址的解析。配置、管理和VDCs映射到云块的物理数据中心都是在这一层上实现的（数据中心管理和虚拟化层）。虚拟化管理员管

4、理VDC的之间数据的完整性和可用性。VDC（虚拟数据中心）会话管理层一旦分布式对象在上一层被识别，会话管理层从数据中心建立相应的流。每个数据流是有一个唯一的流ID。多个数据流可以形成一个多媒体会话，而这又被分配有一个不同的会话ID。会话管理层创建所有活动会话的记录。此记录，称为活动会话记录（ASR），这个活动会话记录（ASR）是具有活动会话ID，形成会话的流ID，以及数据中心的流的ID的表格条目。当会话的越区切换发生时，在下层请求会话管理层执行两种功能：1、 终止流和会话支持会话迁移过程2、 重新建立迁移小区的会话，并相应地更新路由数据流网络配置层（建立虚拟通道，并解决资源分配问题）该层的功能

5、是建立并保持对互联网的虚拟通道。建立阶段决定了数据中心和cloudlets之间的虚拟通道的路由，并基于对象的带宽属性和QOP的要求分配足够的资源，以确保及时交货的多媒体数据到cloudlets。叠加网络技术在该层使用以提高多媒体的QoP.1、发现数据中心和cloudlets之间的冗余路径2、实施路由策略，使定制的媒体交付（使媒体信息能够准确地交付）云块和基站配置管理层（SDN）：软件定义网络。可以将数据分成数据平面和控制平面该云块和基站的配置和管理层有两个组成部分。基站管理层在SDN的控制层面上执行基本的基站操作，如建立和拆除移动设备的会话工作，分配RF信道，启动切换过程。如图片5所描述的那样

6、。另一方面，云块配置和管理层可以处理跨流和内流的同步，以确保给用户提供连续性的演示。该层的功能也包括整合带宽的配置文件，分配的缓冲区，并且将数据转发给移动用户。管理越区切换过程中，云块配置和管理层保持每个移动设备的ASR(活跃的会话记录)。为了使跨云块会话无缝切换迁移，可以通过MCC提供一个虚拟化的服务抽象给用户。在下面的章节中，我们展示切换的详细过程，并在切换过程中的每个层MCC提供的虚拟化服务的一部分功能的细节。会话切换SIU（同步区间最小单元，也就是视频或者音频可以播放的最小单位）一个会话可能来自不同的数据中心的一个或多个数据流。数据中心与移动用户之间的路由是根据用户所在小区覆盖网络之间

7、的移动而改变的，就像图3所展示的那样。为确保顺利传送多媒体数据给用户，新会话在数据中心和迁移用户之间建立，新会话使用到切换机制和资源预留机制。如图3所示，S1,S2, 和 S3会话 。当移动设备从一个基站移动到附近的基站覆盖范围时候，切换过程便开始启动。这里有两种切换过程：硬切换和软切换。对于硬切换，在数据流迁移交付的过程中有一个短暂的中断时间。当第一个会话产生，我们记为SIUn，当第二个会话开启我们记做SIUn+1。然而，所有的不连续现象都会引起用户的不满意。另一个方面，软切换可以通过允许部分重叠的SIUs的方法来避免数据的丢失。然后根据两个流的信息将SIUs重叠的数据分开。当接收当前基站B

8、1的信号低于一个阈值，那切换便开始启动。随后，移动设备便识别到基站B2的高信号。切换过程详细见图5。移动设备发送一个切换请求到B2基站，这个基站包含着B1的ID信息。B2一旦接收到该请求，B2便通过云块配置管理层与B1进行通信，并发送包含该请求设备的ID的ASR请求。B1发送请求的ASR的给B2，然后又要求该会话管理层启动所需的流连接到多媒体数据中心。由于有了软切换，原来B1的数据流将被保留下来以防止中断。B1继续发送数据流到移动设备上，直到数据流B2和数据中心之间建立。在那个时候B2发送一个确认连接给B1。同时B2开始传输数据流给移动设备了。当B1收到B2发过来的确认后便停止传输数据给移动设

9、备。B1要求会话管理层终止给已迁移的移动设备传输数据流。重叠时期确保了软切换，因此也保证了会话的连续性。您是不是要找： Resource Management Challenges for Integrated Cloudlet and Base Station资源管理综合云块和基站的问题如前面所提到，多个资源管理的问题需要在设计MCC架构的时候解决的。在本节中，论文提出两个关键资源的问题，缓存和带宽在集成云块和基站系统的问题。将需满足QoP要求的资源管理当成一个优化问题来解决，下面我们来讨论一下。虚拟化的动态缓冲区分配当前的同步内流需要被保存下来以确保多媒体信息显示的正确性。比如，视频对象需

10、要一定的播放速率，以确保连续性的展示。多媒体数据从互联网数据中心到云块的时候会产生抖动延迟。为了避免不连续的展示发生在移动设备上，云块上的缓存机制是用来解决这个问题的。另一方面，流间同步（流与流之间）保存在多个多媒体流的时序关系。流间同步是必需的，以提供一个连贯的多媒体文件给用户。多媒体流沿不同的路线流过互联网，体验不同的延迟。因此，需要缓冲，以确保流间的同步。然而，缓冲区下溢和上溢出可以影响的QoP。当会话管理层在刚刚在实时（JIT）方式传输会话发生缓冲溢出。在JIT流流可能会遇到意想不到的网络延迟，导致播出的最后期限被错过，从而导致下溢的现象产生。而当会话管理层会话以一个很快的速度缓冲数据

11、是便会产生上溢。一个在这方面的具有挑战性的问题是提供一种上部和下部缓冲绑定到支持大量的会话。为了实现内流和跨流同步，云块有虚拟缓冲区，由虚拟缓冲区管理（ VBM ）管理活动的会话，如图1所示。缓冲区使以克服抖动时延和方便的多媒体数据流间的同步的多媒体对象提供临时存储。当多媒体对象可以在其前面播出的最后期限前到达时，这个多媒体对象被缓冲下来，直到播出时间。在这种情况下，缓冲器下溢得以避免。 VBM的自由分配RF射频信道给SIUs直到快要达到的最后期限。由于资源的限制所分配的RF信道的容量可能不足以满足要求，造成SIUs从服务器到达率和出站传输速率到移动网络之间的不匹配。该VBM可以动态分配缓冲区

12、，以避免缓冲区溢出，从而导致数据丢失，以弥补互联网和移动网络之间的速度差异。动态RF信道容量分配多媒体信息，如高清晰度视频，特点是高带宽的数据传输。因此，RF信道在移动网络的管理是一个显著的挑战。这个资源管理问题可以提出作为一个优化问题。举个例子，在RF信道分配中，我们假设O1（si）代表着在会话si中当前传输的媒体文件。相应需要的带宽记为r1（si）.图2中显示带宽在不同时间的需求变化。这些T1、T2的点代表资源分配决定点。云块是根据这些资源分配决定点来分配资源的。在时间区间I的带宽需求用户的总带宽需求。如果信道的容量C比R给出去的区间还大的话，带宽的总需求是可以得到满足的。由于可能要建立新

13、的连接的原因，基站可能不能满足客户总的带宽需求。那么就会有（R-C）的信息量被删除。优化处理时为了解决多用户多会话，从而获得从RF信道中获取个人会话和资源。迁移会话资源管理基站移动通信的负荷可能有很多因素影响的。例如一个会话的不同的带宽需求，多个会话的访问，还有一些从别的基站迁移过来的会话。如果基站的信道处理能力不能满足多个的时候，新的会话请求可能会被拒绝。从别的基站迁移过来的会话也当做是一个新的会话来处理的。为了避免新的会话被拒绝，通道是所有即将基站的用户有望会话的生命周期内访问提前预订。通道是所有即将基站的用户有望会话的生命周期内访问提前预订。这可以通过提供一个多媒体文件的带宽到预先基站来

14、完成。用户的移动配置文件可利用每个基站的信息用于估计到达和离开的时间。例如基站的大小、每个小区的地理位置、和用户移动的速度。移动用户的逗留时间TR的概率密度函数如下面，这个概率密度函数式基于假设会话的持续时间大于逗留在在半径为R的基站的小区的时间。而且假设移动用户是以相对一定的速度【0，Vmax】。可能发生切换的概率密度函数使用此功能，移动用户的一个基站内到达和离开的时间可根据居住时间TR估计。因此，可以在会话的生命周期中保持为每个移动用户的一组元组组成的预计居留时间和预计参观了基站ID的。MCC架构的性能评估对于MCC架构的资源管理中，不同的技术实现可能会导致MCC的性能不一样。有几个标准可以用于这样的技术评估。公式2和3可以作为一个评价QoS需求的一个标准。对于一般的性能指示可以从图6中显示。图6a显示，满意的用户数量在随着QoS的值增加增加的。这样的阈值可以由应用程序来指定。这里我们使用数据丢失率db来展示这一点。然而，更高的性能表现通常是伴随着更高的复杂性（H1 vs H3）。图6b展示的事另外一个性能评估在N种不同程度的资源可用性。这里显示当资源越充足越好，用户的满意程度就会越高。当然高复杂的技术也是带来更好的客户满意度。但是要知道，高复杂度启发式未必是可取的实