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基于NOMA的移動(dòng)邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

2022年電子技術(shù)應(yīng)用第4期

馮韶華，陳青華，歐陽(yáng)中輝，李釗

海軍航空大學(xué) 岸防兵學(xué)院，山東煙臺(tái)264001

摘要： 移動(dòng)邊緣計(jì)算(MEC)使智能終端能夠?qū)⒉糠钟?jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)移到位于基站子系統(tǒng)的邊緣服務(wù)器上，以解決物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)大量數(shù)據(jù)處理問(wèn)題。通過(guò)研究非正交多址(NOMA)的多址MEC，提出了一種終端-邊緣服務(wù)器資源分配方案，通過(guò)NOMA方式傳輸，智能終端可以將計(jì)算工作負(fù)載卸載到不同的邊緣服務(wù)器，從而減少完成智能終端的計(jì)算工作負(fù)載的總延遲。該方案目標(biāo)是優(yōu)化資源成本最小，該系統(tǒng)成本考慮終端卸載的計(jì)算工作量和邊緣服務(wù)器的計(jì)算資源使用成本的總延遲。通過(guò)單個(gè)終端的最優(yōu)卸載解決方案數(shù)值結(jié)果驗(yàn)證了方案的有效性。

關(guān)鍵詞： 移動(dòng)邊緣計(jì)算非正交多址資源成本最小化資源分配最優(yōu)卸載

中圖分類號(hào)： TN92；TP393
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211682
中文引用格式： 馮韶華，陳青華，歐陽(yáng)中輝，等. 基于NOMA的移動(dòng)邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(4)：62-66，70.
英文引用格式： Feng Shaohua，Chen Qinghua，Ouyang Zhonghui，et al. NOMA enable network optimization scheme of mobile edge computing[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：62-66，70.

NOMA enable network optimization scheme of mobile edge computing

Feng Shaohua，Chen Qinghua，Ouyang Zhonghui，Li Zhao

College of Coastal Defense，Navy Aviation University，Yantai 264001，China

Abstract： Mobile edge computing(MEC) enables an intelligent terminal to transfer part of the computing load to the edge server located in the base station subsystem to solve the problem of mass data processing in IoT network. In this paper, a resource allocation scheme of terminal to edge server is proposed by studying NOMA multi-access MEC. By NOMA transmission, the intelligent terminal can offload the computing workload to different edge servers, so as to reduce the total delay of completing the computing workload of the intelligent terminal. The goal of this scheme is to minimize the cost of the system, which takes into account the total delay of the computing workload unloaded by the terminal and the cost of using the computing resources of the edge server. The numerical results of the optimal unloading solution with a single terminal are used to verify the effectiveness of the proposed solution.

Key words : moving edge calculation(MEC)；non-orthogonal multiple access(NOMA)；system cost minimization；resource allocation；optimal discharge

0 引言

隨著現(xiàn)代信息社會(huì)的快速發(fā)展，計(jì)算密集型移動(dòng)應(yīng)用日益遍及，使得廣域物聯(lián)網(wǎng)以及各種耗費(fèi)資源的應(yīng)用(例如虛擬現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)駕駛)實(shí)現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)^[1-2]。但是，傳統(tǒng)的智能終端通常配備有有限的計(jì)算資源，無(wú)法負(fù)擔(dān)巨大的業(yè)務(wù)流量，同時(shí)計(jì)算時(shí)延等問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致在運(yùn)行需要大量資源的服務(wù)時(shí)，服務(wù)質(zhì)量下降，無(wú)法滿足需求。移動(dòng)邊緣計(jì)算(MEC)能使智能終端能夠主動(dòng)地將部分計(jì)算工作負(fù)載卸載到位于基站子系統(tǒng)的邊緣服務(wù)器中，為解決這一具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題提供了一種有效的方法^[3-6]。

通過(guò)向附近的邊緣服務(wù)器卸載負(fù)載，MEC可以有效減少計(jì)算延遲和節(jié)省移動(dòng)終端能耗等問(wèn)題。因此，許多工作人員都致力于研究MEC在不同應(yīng)用中的開(kāi)發(fā)^[7-10]。由于物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線鏈路數(shù)據(jù)傳輸使動(dòng)態(tài)資源調(diào)度具有隨機(jī)性和復(fù)雜性，MEC的性能取決于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線資源分配和智能終端的計(jì)算卸載，因此卸載決策和計(jì)算緩存的制定至關(guān)重要。為進(jìn)一步提高通過(guò)MEC進(jìn)行計(jì)算卸載的效率，解決計(jì)算卸載和緩存的能耗，需要一種新的多址MEC技術(shù)以滿足需求，使終端可以利用不同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算工作量同時(shí)卸載到多個(gè)邊緣服務(wù)器上。

非正交多址(NOMA)技術(shù)在提高網(wǎng)絡(luò)頻譜效率方面顯示出了巨大的潛力。MT-2020(5G)推進(jìn)組《5G愿景與需求白皮書(shū)》中提出，5G定位于頻譜效率更高、速率更快、容量更大的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。4G采用了正交多址接入技術(shù)，而5G頻譜效率相比4G需要提升5～15倍，為了進(jìn)一步提升頻譜效率，發(fā)明了非正交多址(NOMA)技術(shù)^[11-13]。NOMA在發(fā)送端采用非正交發(fā)送，引入干擾信息，接收端通過(guò)串行干擾刪除(SIC)抵消干擾，實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)，NOMA可以有效地提高無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)中的資源利用效率。

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作者信息：

馮韶華，陳青華，歐陽(yáng)中輝，李釗

(海軍航空大學(xué) 岸防兵學(xué)院，山東煙臺(tái)264001)

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