[發明專利]一種基于NOMA的移動邊緣計算網絡高效資源分配方法

在審

• 申請號: 202010013393.5
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111245539A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 胡冰;孫知信;孫哲;陳松樂
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382;H04B17/327;H04B17/336;H04B17/391;H04W12/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于NOMA的移動邊緣計算網絡高效資源分配方法，在存在惡意竊聽者的上行NOMA?MEC網絡中，兩個用戶利用同一資源塊同時將部分計算任務卸載到AP處，對兩個用戶進行最佳的計算和通信資源分配，以最大程度地減少加權和的能量消耗；與此同時，考慮安全卸載約束、計算時延約束和安全中斷概率約束，并將安全中斷概率作為評價指標以評估NOMA?MEC網絡的安全卸載性能，并且，以犧牲一定卸載速率的方式引入冗余信息，從而達到對抗竊聽并增強任務卸載安全性的目的。本發明在保證用戶計算任務被快速處理的同時提高了系統的頻譜及能量利用率，顯著降低了能耗和安全中斷概率，進而降低了任務卸載過程中被惡意竊聽的風險，使得系統整體的服務質量得到有效提升。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種基于NOMA的移動邊緣計算網絡高效資源分配方法。

背景技術

隨著智能便攜設備的飛速發展，大量新興的應用對密集計算和時延提出了愈發嚴格的要求。在此情況下，對具有功率約束和規格約束的產品提供理想的服務便成為一項具有挑戰的任務。

為攻克這些難題，移動邊緣計算(MEC)和非正交多址接入(NOMA)被認為是物聯網中十分有前景的兩項技術。分布式的MEC服務器部署在終端設備旁，以便終端設備給MEC卸載部分計算任務。因此，MEC能像云計算一樣，為具有小型低功耗的終端設備提供服務，且具有一定的成本效益和低時延優勢。在下一代5G網絡中，作為關鍵技術的NOMA，通過研發先進的接收設計(例如疊加編碼和連續干擾消除)，利用多路訪問機制，比正交多址接入技術(OMA)具有了更高效的頻譜利用效率。由于NOMA技術在頻譜利用上的優勢性，將NOMA技術應用到MEC引起了人們廣泛的關注。

另一方面，由于無線傳播的性質，設備卸載計算任務到接入點(AP)的時候容易在無線信道上受到非法攻擊，導致信息泄露。因此，設計性能優良的MEC時，需要考慮安全指標。普遍認為，物理層安全能夠有效地的保護信息安全。如果合法用戶獲知竊聽通道的通道狀態信息(CSI)，就可以保證完美的安全數據傳輸。然而，據我們所知，目前仍然缺乏關于NOMA輔助的安全卸載的研究，以進一步擴展NOMA的應用并更好地保證MEC卸載安全性。

發明內容

發明目的：本發明提出一種一種基于NOMA的移動邊緣計算網絡高效資源分配方法，在安全卸載速率、計算時延和安全中斷概率受約束的情況下，將用戶的加權總能耗降至最低。

發明內容：本發明所述的一種基于NOMA的移動邊緣計算網絡高效資源分配方法，具體包括以下步驟：

(1)在基于NOMA的移動邊緣計算網絡系統中，配備一個上行NOMA通訊系統，一個外部竊聽者，而有K1個用戶可以將計算密集型任務卸載到一個AP上(集成MEC服務器)；所有的節點都配有單天線，用k表示第k∈{1,…,K}個用戶，無線信道采用頻率非選擇性準靜態塊衰落模型，在一個微元變量T內，傳輸塊的信道保持不變，用戶k到AP和用戶k到竊聽者之間的信道系數分別用和在多個衰落作用下，AP只能夠知道竊聽者的平均信道增益d_AP,k和d_e,k分別代表用戶k到AP的距離和用戶k到竊聽者的距離,α代表路徑損耗指數，是歸一化瑞利衰落信道狀態；

(2)在OMA-MEC中，每個用戶被固定分配專用時間/頻率資源來向MEC服務器卸載任務；

(3)在滿足計算時延約束的情況下，保持不同的CPU周期的的頻率f_k,i一致，表示出用戶的本地消耗能量；

(4)使用廣泛接受的威納安全解碼方案安全的將上行用戶的信息解碼，以犧牲一定卸載速率的方式引入冗余信息，達到對抗竊聽并增強任務卸載安全性的目的；

(5)保證計算任務的時延約束和安全卸載，通過關注上行用戶的加權和能耗最小化追求高效能源NOMA-MEC的設計。

進一步地，所述步驟(2)實現過程如下：