LEO卫星MEC网络优化:计算卸载与功率分配策略
2025-01-11 18:27
No.1327705651476176896
技术概要
PDF全文
本技术涉及通信技术,旨在提出一种针对LEO卫星MEC网络的计算卸载与功率分配策略及相应系统。该方法首先构建并初始化LEO卫星MEC网络模型,计算用户设备在本地计算、卫星MEC卸载计算和云卸载计算中的时延能耗加权和,并构建优化问题。通过将用户卸载模式选择问题转化为势博弈,并利用拉格朗日乘子法与KKT条件求解资源分配方案。进一步,采用二次变换优化用户发射功率,并通过交替迭代优化获得最佳卸载决策和资源分配方案,以及最优的用户发射功率分配。该方法在满足用户通信需求的同时,有效利用资源,最小化系统任务执行总开销,提升用户体验质量。
背景技术
无线通信已成为现代社会不可或缺的连接方式,随着5G的商用与6G技术的研发推进,人们对通信设备和网络质量的期望日益提高。传统的移动云计算(MCC)由于移动用户与远程集中云的距离较远,因此引入MCC会给移动网络的接入网和回程链路带来巨大的负担,同时也会引入高延迟的问题。因此,移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)技术应运而生,使得用户可以在任何地方就近获得计算服务,缓解骨干网络上的流量拥塞,提高终端用户的体验质量(QoE)。然而,全球一半以上的地区,尤其是海洋、沙漠和偏远山区,仍然面临着互联网接入不足的问题。因此,将连接扩展到其他人群已成为未来通信网络发展的当务之急。最近,增强的星上处理能力正在将卫星的作用从传输中继转变为在轨计算,在轨计算允许直接处理卫星上的任务,防止卫星到地面数据中心的长传播延迟和有限带宽下行链路的拥塞,为偏远地区提供了无处不在、宽带且可靠的计算服务。 因此,需要设计具有无处不在的通信和实时计算能力的第六代(6G)无线网络。一方面,对于地面通信无法覆盖的特殊区域,可以采用卫星通信作为补充,提供接入服务。与地面通信相比,卫星通信由于地理优势,具有覆盖面积大、部署更加灵活的特点,被广泛认为是6G无线网络的典型应用场景之一。特别是,轨道高度较低的低地球轨道(LEO)卫星由于传输延迟和传播路径损耗较低,可以提供高效的通信。另一方面,由于复杂的自然环境和长距离建设,提高偏远地区现有基站(BS)的地面回程容量在经济上成本高昂,从而导致无线接入网络性能下降。在此背景下,配备MEC服务器的LEO卫星可以被视为空间网络节点,以提供额外的计算能力。因此,一个有效的MEC星地协同计算网络系统必须考虑功耗和延迟的限制,优化协调频谱资源、计算资源和存储资源。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
王雪  程璐  吕正东  邢斯瑞  孙伟
技术所属: 吉林大学
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