[發明專利]基于空地協同邊緣計算網絡的任務安全卸載策略確定方法

有效

• 申請號: 202010939692.1
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112104494B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 李斌;徐江;闞盛琦;談昊哲
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H04L41/142
• 分類號: H04L41/142;H04L43/08;H04L43/0852;H04B7/185
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 湯金燕

本發明公開了一種基于空地協同邊緣計算網絡的任務安全卸載策略確定方法，屬于無線通信與計算融合領域。包括：1)將數據任務上傳至無人機微云，計算任務處理時延與能耗；2)將數據任務上傳至遠端基站邊緣云，計算任務處理時延與能耗；3)綜合考慮數據任務卸載的安全性和能效性，計算任務卸載的安全能效函數；4)得到任務卸載過程中兼具安全性和能效性的最大化優化問題。本發明方法通過融合無人機微云和遠端基站邊緣云協同計算模式，為計算密集型應用提供服務質量保障，在滿足時延約束和能量約束的同時最大化合法用戶的安全能效性。

技術領域

本發明涉及無線通信與計算融合技術領域，尤其涉及一種基于空地協同邊緣計算網絡的任務安全卸載策略確定方法。

背景技術

移動邊緣計算(Mobile Edge Computing，MEC)作為5G新興卸載范式，通過無線接入網絡縮短了數據處理距離，增強了移動終端用戶的計算能力，從而實現計算密集型和時延敏感型任務的執行。傳統的MEC系統依賴于地面基礎設施，因此在災害響應、緊急救援或農村環境等基礎設施有限的情況下存在一定的局限性。借助于無人機平臺的靈活部署、高速移動等特性，通過在無人機上搭載數據處理裝置構成無人機邊緣云，可為覆蓋區域內的移動終端提供便捷的邊緣計算服務。在基于無人機的空地協同網絡中融入MEC技術，可為移動用戶提供多層次、異構的計算資源，實現物聯網體系架構的突破性創新。

由于無線通信的廣播特性和無線信道的隨機性，終端用戶通過無線信道將計算任務卸載至邊緣服務器的同時很容易受到非法用戶的惡意竊聽，從而導致信息泄漏。因此，如果一個終端用戶盲目地將其計算任務卸載到邊緣服務器，就會發生服務中斷。近年來，物理層安全技術作為構筑信息安全的第一道屏障已經成為了MEC任務安全卸載的關鍵支撐技術之一。針對MEC網絡的任務安全卸載問題，建立在信息論基礎上的物理層安全方法以較低的成本可提供更強的隱私保護性能。

空地協同邊緣計算網絡是未來無線通信網絡主要發展方向之一，現有的任務安全卸載研究工作只處于構想和初步探索階段。因空地協同邊緣計算網絡的固有本質及特殊性，傳統的地面無線通信系統物理層安全技術不能直接應用于其中。此外，忽略了考慮空地協同計算模式下對合法用戶安全性和能效性的綜合提升。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種基于空地協同邊緣計算網絡的任務安全卸載策略確定方法。

為實現本發明的目的，提供一種基于空地協同邊緣計算網絡的任務安全卸載策略確定方法，包括如下步驟：

S10，獲取合法用戶k在無人機微云卸載模式的第一傳輸時延和第一傳輸能耗獲取無人機微云執行計算任務時的第一計算時延和計算能耗

S20，獲取合法用戶k在遠端基站邊緣云卸載模式下的第二傳輸時延和第二傳輸能耗獲取遠端基站邊緣云執行計算任務時的第二計算時延

S30，獲取在合法用戶k將計算任務卸載到無人機微云時產生的第一上行傳輸數據速率以及此時竊聽用戶進行竊聽時的第一竊聽傳輸速率獲取當合法用戶k將計算任務卸載到遠端基站邊緣云時產生的第二上行傳輸數據速率以及此時竊聽用戶進行竊聽的第二竊聽數據速率根據第一上行傳輸數據速率和第一竊聽傳輸速率確定合法用戶k在無人機微云卸載模式下的第一安全容量根據第二上行傳輸數據速率以及第二竊聽數據速率確定合法用戶k在遠端基站邊緣云卸載模式下的第二安全容量

S40，根據第一安全容量第二安全容量第一傳輸能耗和第二傳輸能耗確定任務卸載的安全能效函數η_k，根據安全能效函數η_k設置優化函數，根據第一傳輸時延第一計算時延計算能耗第二傳輸時延和第二計算時延確定約束條件，根據所述優化函數和約束條件確定任務安全卸載策略。

在一個實施例中，所述優化函數包括：

所述約束條件包括：