论文名字

Edge Computing Meets Millimeter-wave Enabled VR: Paving the Way to Cutting the Cord

来源

arXiv

年份

2018.1.23

作者

Mohammed S.Elbamby、Cristina Perfecto、Mehdi Bennis和Klaus Doppler

核心点

提出了一种在时延和可靠性约束下的联合主动计算和毫米波资源分配方案

阅读日期

2020.9.19

内容总结

文章主要解决的问题及解决方案：

问题：虚拟现实需要一种可感知的图像质量无退化的统一体验，计算和通信延迟都是虚拟现实系统的一个主要瓶颈，同时在移动/无线环境中，由于测量到的信噪比受损而导致的临时中断是经常发生的。

解决方法：提出了一种在时延和可靠性约束下的联合主动计算和毫米波资源分配方案，利用有关游戏玩家即将到来的姿势和游戏动作的信息来主动呈现他们的高清视频帧，从而使计算延迟最小化。为了保证可靠、低延迟的通信，提出了一种匹配算法，将VRP（VR player）与mmap相关联，实现多连通性，多个mmap联合向播放器发送视频帧，以克服信道变化的影响。

文章的主要工作：

1）提出交互式VR帧渲染模型

①使用mmAP作为中继。

②利用多连通性，多个mmAP可以将相同的数据同时传输给具有弱链接的VRP。

③利用空闲时间主动渲染和缓存受流行冲动行为操作影响的用户的高清帧。

④利用用户姿势可预测性，主动计算即将到来的视频帧。

⑤将低质量的视频放在mmHMD本地处理，防止传输中断对用户造成影响。

2）提出毫米波通信模型

毫米波通信基于信道的视距和非视距的测量结果。路径损耗被视为视距时，正常通信；路径损耗被视为非视距时，捕捉到来自游戏参与有关的肢体运动的障碍物，用于预测流行冲动行为操作。

3）计算系统整体延迟，总结为概率约束问题。

4）提出三优先级算法来调度用户的HD帧

①预测缓存随机冲动行为受影响用户即将到来的帧。

②通过用户姿势预测并缓存用户视野下一帧。

③实时调度

5）提出一个VRP-mmAP关联的方案来解决约束最小化问题，即用匹配博弈方法来解决。（寻求一个匹配，使（10）中不等式的右手边和左手边之间的差最大化，从而在达到稳定匹配时满足约束）同时提出将匹配但信噪比低于阈值的用户分成多个players，允许匹配多个mmAP。

6）为验证所提方案的有效性，将提议方案和两个基准方案进行对比。基准1是既没有MC也没有主动计算和缓存。基准2是没有MC，但具有主动计算和缓存功能。mmap和服务器数量固定为16个。图3和图4展示的是用户量对延迟的影响。图3展示了不同方案的第90百分位通信延迟，随着玩家数量的增加，由于MC增益允许具有弱链路的用户从多个服务器接收信号，所提出的方法实现了高达25%的降低。图4展示的是不同方案的平均计算延迟，所提方案利用主动计算显著减少计算延迟。图5和图6展示的是mmap数量对延迟的影响。将玩家数量固定为64，图5可以看出，由于所提供的负载高于mmAP所能提供的负载，低数量的服务器将会导致更高的延迟。图6可以看出，由于没有足够的计算资源来满足大量的玩家，计算延迟总是很高，网络难以满足实时计算的要求，没有主动计算的空间，因此需要更多的服务器来实现主动计算。

实验结果：