[發明專利]一種移動邊緣計算網絡中的多用戶安全節能資源分配方法

有效

• 申請號: 202010740465.6
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN112052086B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 鄭通興;溫雅婷;劉浩文;穆鵬程;王慧明;王文杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;H04W12/02;H04W52/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明提供的一種移動邊緣計算網絡中的多用戶安全節能資源分配方法，包括以下步驟：步驟1，當前時隙K個用戶接入基站，基站通過信道訓練獲得該用戶的信道狀態信息；設定時分雙工，信道互易，且信道服從準靜態塊衰落模型；步驟2，計算各用戶本地計算所消耗的能量、以及各用戶卸載任務所消耗的能量；步驟3，根據第二步得到的本地計算所消耗的能量和卸載計算任務所需消耗的能量，構建優化問題，所述優化問題包括優化目標和約束條件，該優化目標是指最小化系統的總能耗；步驟4，求解優化問題，得到系統的總耗能的最小值及達到該最小值時所對應的各個優化變量；本發明在實現MEC網絡安全節能任務卸載方面顯著降低能量消耗。

技術領域

本發明涉及無線通信物理層安全傳輸問題，特別涉及一種移動邊緣計算網絡中的多用戶安全節能資源分配方法。

背景技術

無線網絡的快速發展催生了一系列計算密集型和時延敏感型的智能設備(如平板電腦和智能手機)和新應用(如增強現實、自動駕駛和遠程手術)。隨著智能設備的大規模部署，如何在有限的資源下容納它們是一個具有挑戰性的任務。因此，為功率有限和大小受限的終端設備提供理想的服務質量是亟待解決的問題。移動邊緣計算(MEC)和非正交多址接入技術(NOMA)應運而生，并且被認為是下一代無線網絡中最有前景的兩種技術。

在MEC系統中，分布式MEC服務器被專門部署在接近終端設備的地方，這些終端設備可以將部分或全部計算任務轉移到MEC服務器進行計算。因此，MEC以低延遲、低成本的方式實現了小型、低功耗終端設備的云計算。較傳統的OMA技術，NOMA允許多用戶同時同頻接入，在接收端通過串行干擾抵消(SIC)來消除用戶間干擾，可以有效的提高系統的頻譜效率。

信息的安全傳輸一直是我們關注的問題，由于無線通信的廣播特性，從終端卸載的計算任務很容易被非法竊聽方截獲，物理層安全被認為是一種有效的無線信息安全傳輸保護技術。它通過利用無線信道的傳輸特征，借助信道編碼和信號處理技術，直接在物理層上實現信號的安全傳輸。

最近，已有研究學者開展了移動邊緣計算中的物理層安全方面的研究工作。研究結果表明利用移動邊緣計算可以有效的降低能量的消耗。這二者與NOMA技術的結合廣泛受到學者們的關注，但是較為棘手的問題是NOMA系統下接收端的解碼順序。對于下行鏈路的解碼順序問題已有結論，而上行鏈路的解碼順序現有的研究中還沒有一個準確的定論。

發明內容

本發明的目的在于提供一種移動邊緣計算網絡中的多用戶安全節能資源分配方法，解決了多用戶卸載過程中的安全和能耗問題。

在本發明中，多用戶各自將部分計算任務留在本地完成，而另一部分任務則按照非正交多址接入的方式卸載給集成有MEC服務器的基站。本發明以MEC網絡總能耗為評估指標，通過聯合優化設計每個用戶的任務卸載量、發射功率、傳輸速率以及基站端的多用戶解碼順序，在滿足特定安全需求的條件下，使系統始終工作在能耗最小的狀態下。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明提供的

一種移動邊緣計算網絡中的多用戶安全節能資源分配方法，基于一種移動邊緣計算網絡中的多用戶安全節能資源分配系統，該系統包括K個用戶、一個基站和一個竊聽方，其中，每個用戶在周期T內需要執行L_k＞0bits的任務量；

將第k個用戶所對應的任務量分為l_k和L_k-l_k兩部分，其中，l_k部分任務在本地計算；L_k-l_k部分通過非正交多址接入方式卸載給基站；

分配方法包括以下步驟：

步驟1，當前時隙K個用戶接入基站，基站通過信道訓練獲得該用戶的信道狀態信息；設定時分雙工，信道互易，且信道服從準靜態塊衰落模型；