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基于NOMA的移動邊緣計算網絡優化方案

2022年電子技術應用第4期

馮韶華，陳青華，歐陽中輝，李釗

海軍航空大學岸防兵學院，山東煙臺264001

摘要： 移動邊緣計算(MEC)使智能終端能夠將部分計算負載轉移到位于基站子系統的邊緣服務器上，以解決物聯網絡大量數據處理問題。通過研究非正交多址(NOMA)的多址MEC，提出了一種終端-邊緣服務器資源分配方案，通過NOMA方式傳輸，智能終端可以將計算工作負載卸載到不同的邊緣服務器，從而減少完成智能終端的計算工作負載的總延遲。該方案目標是優化資源成本最小，該系統成本考慮終端卸載的計算工作量和邊緣服務器的計算資源使用成本的總延遲。通過單個終端的最優卸載解決方案數值結果驗證了方案的有效性。

關鍵詞： 移動邊緣計算非正交多址資源成本最小化資源分配最優卸載

中圖分類號： TN92；TP393
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211682
中文引用格式： 馮韶華，陳青華，歐陽中輝，等. 基于NOMA的移動邊緣計算網絡優化方案[J].電子技術應用，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

隨著現代信息社會的快速發展，計算密集型移動應用日益遍及，使得廣域物聯網以及各種耗費資源的應用(例如虛擬現實、自動駕駛)實現爆炸性增長^[1-2]。但是，傳統的智能終端通常配備有有限的計算資源，無法負擔巨大的業務流量，同時計算時延等問題會導致在運行需要大量資源的服務時，服務質量下降，無法滿足需求。移動邊緣計算(MEC)能使智能終端能夠主動地將部分計算工作負載卸載到位于基站子系統的邊緣服務器中，為解決這一具有挑戰性的問題提供了一種有效的方法^[3-6]。

通過向附近的邊緣服務器卸載負載，MEC可以有效減少計算延遲和節省移動終端能耗等問題。因此，許多工作人員都致力于研究MEC在不同應用中的開發^[7-10]。由于物聯網絡中無線鏈路數據傳輸使動態資源調度具有隨機性和復雜性，MEC的性能取決于數據傳輸的無線資源分配和智能終端的計算卸載，因此卸載決策和計算緩存的制定至關重要。為進一步提高通過MEC進行計算卸載的效率，解決計算卸載和緩存的能耗，需要一種新的多址MEC技術以滿足需求，使終端可以利用不同的無線網絡將計算工作量同時卸載到多個邊緣服務器上。

非正交多址(NOMA)技術在提高網絡頻譜效率方面顯示出了巨大的潛力。MT-2020(5G)推進組《5G愿景與需求白皮書》中提出，5G定位于頻譜效率更高、速率更快、容量更大的無線網絡。4G采用了正交多址接入技術，而5G頻譜效率相比4G需要提升5～15倍，為了進一步提升頻譜效率，發明了非正交多址(NOMA)技術^[11-13]。NOMA在發送端采用非正交發送，引入干擾信息，接收端通過串行干擾刪除(SIC)抵消干擾，實現正確解調，NOMA可以有效地提高無線接入網絡(RAN)中的資源利用效率。

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作者信息：

馮韶華，陳青華，歐陽中輝，李釗

(海軍航空大學岸防兵學院，山東煙臺264001)

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