[发明专利]一种节能的基于动态分组的NOMA的移动边缘计算方法

说明书

本发明公开一种节能的基于动态分组的NOMA的移动边缘计算方法，应用于无线通讯技术和边缘计算领域，为解决现有技术中存在的资源浪费的问题，本发明按照无线设备的需要分配时隙，再动态的将使用同一时频资源的用户定义为一个用户组，提高了资源的利用率；本发明相较于基于正交多址接入的边缘计算系统和基于固定用户分组的NOMA的边缘计算系统，大大降低了无线设备的能耗，延长了无线设备的使用寿命；由于本发明中动态NOMA本着按需分配的原则，更适合5G网络中多种多样的计算需求和异构的无线接入设备。

技术领域

本发明属于无线通讯技术和边缘计算领域，特别涉及一种边缘计算任务卸载技术。

背景技术

随着物联网的高速发展，到2025年，将有近300亿的无线设备(传感器、可穿戴设备、车辆等)通过无线接入网接入到物联网中。这对5G网络有限的频谱资源提出了一个巨大的挑战。为了应付这一挑战，学术界提出了基于功率域的非正交多址接入技术(Non-orthogonal multiple Access,NOMA)。相较于传统的正交接入技术(如TDMA，OFDMA)，NOMA允许多个用户同时使用同一时频资源，在接收机处使用串行干扰消除技术(successiveinterference cancellation,SIC)进行多用户检测，因此在频谱资源受限的情况下，能同时为多个用户提供接入服务，进而提高了频谱效率。

此外，由于无线设备的处理性能以及电池能量有限，当用户有计算密集的任务时，无线设备很难满足用户的计算需求。为了解决该问题，移动边缘计算(Mobile EdgeComputing,MEC)被提出在网络边缘部署边缘服务器并使之与基站建立连接，通过基站提供的无线接入技术为用户提供计算服务。在移动边缘计算的场景中，无线设备通过无线信道将计算任务卸载到与基站直连的边缘服务器上进行处理，得益于边缘服务器强大的计算能力，边缘计算不但降低了任务的处理时延，而且还能提高无线设备的能效。

为了能在5G网络中为大量且多样的无线设备提供计算服务，学术界将以上两种技术结合，在移动边缘计算系统中使用NOMA来为更多的无线设备提供计算服务。目前，针对在边缘计算系统中使用NOMA的研究主要有以下三种：

(1)使用基于FDMA(frequency division multiple access,频分多址)的NOMA为无线设备提供计算服务(参考文献：Kiani A,Ansari N.“Edge computing aware NOMA for5G networks[J].”IEEE Internet of Things Journal,2018,5(2):1299-1306.)：该文章提出将频谱资源划分为多个正交的频谱资源块，并将用户划分为多个互不相交的用户分组。不同的用户组正交的使用频谱资源块，在同一个组中的用户在相同的频谱资源块上使用NOMA技术进行复用。

(2)使用基于TDMA(Time division multiple access，时分多址)的NOMA为无线设备提供计算服务(参考文献：Z.Yang,J.Hou,and M.Shikh-Bahaei,“Energy efficientresource allocation for mobile-edge computation networks with NOMA,”arXivpreprint arXiv:1809.01084,2018.)：在该文献中，作者首先将用户分为多个互不相交的用户组，然后在按照分组为用户分配时隙，不同的用户组占用不同的时隙，同一用户组内的用户在相同时频资源块上使用NOMA技术进行复用。