[发明专利]一种基于NOMA的移动边缘计算网络高效资源分配方法

说明书

本发明公开了一种基于NOMA的移动边缘计算网络高效资源分配方法，在存在恶意窃听者的上行NOMA‑MEC网络中，两个用户利用同一资源块同时将部分计算任务卸载到AP处，对两个用户进行最佳的计算和通信资源分配，以最大程度地减少加权和的能量消耗；与此同时，考虑安全卸载约束、计算时延约束和安全中断概率约束，并将安全中断概率作为评价指标以评估NOMA‑MEC网络的安全卸载性能，并且，以牺牲一定卸载速率的方式引入冗余信息，从而达到对抗窃听并增强任务卸载安全性的目的。本发明在保证用户计算任务被快速处理的同时提高了系统的频谱及能量利用率，显著降低了能耗和安全中断概率，进而降低了任务卸载过程中被恶意窃听的风险，使得系统整体的服务质量得到有效提升。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于NOMA的移动边缘计算网络高效资源分配方法。

背景技术

随着智能便携设备的飞速发展，大量新兴的应用对密集计算和时延提出了愈发严格的要求。在此情况下，对具有功率约束和规格约束的产品提供理想的服务便成为一项具有挑战的任务。

为攻克这些难题，移动边缘计算(MEC)和非正交多址接入(NOMA)被认为是物联网中十分有前景的两项技术。分布式的MEC服务器部署在终端设备旁，以便终端设备给MEC卸载部分计算任务。因此，MEC能像云计算一样，为具有小型低功耗的终端设备提供服务，且具有一定的成本效益和低时延优势。在下一代5G网络中，作为关键技术的NOMA，通过研发先进的接收设计(例如叠加编码和连续干扰消除)，利用多路访问机制，比正交多址接入技术(OMA)具有了更高效的频谱利用效率。由于NOMA技术在频谱利用上的优势性，将NOMA技术应用到MEC引起了人们广泛的关注。

另一方面，由于无线传播的性质，设备卸载计算任务到接入点(AP)的时候容易在无线信道上受到非法攻击，导致信息泄露。因此，设计性能优良的MEC时，需要考虑安全指标。普遍认为，物理层安全能够有效地的保护信息安全。如果合法用户获知窃听通道的通道状态信息(CSI)，就可以保证完美的安全数据传输。然而，据我们所知，目前仍然缺乏关于NOMA辅助的安全卸载的研究，以进一步扩展NOMA的应用并更好地保证MEC卸载安全性。

发明内容

发明目的：本发明提出一种一种基于NOMA的移动边缘计算网络高效资源分配方法，在安全卸载速率、计算时延和安全中断概率受约束的情况下，将用户的加权总能耗降至最低。

发明内容：本发明所述的一种基于NOMA的移动边缘计算网络高效资源分配方法，具体包括以下步骤：

(1)在基于NOMA的移动边缘计算网络系统中，配备一个上行NOMA通讯系统，一个外部窃听者，而有K1个用户可以将计算密集型任务卸载到一个AP上(集成MEC服务器)；所有的节点都配有单天线，用k表示第k∈{1,…,K}个用户，无线信道采用频率非选择性准静态块衰落模型，在一个微元变量T内，传输块的信道保持不变，用户k到AP和用户k到窃听者之间的信道系数分别用和在多个衰落作用下，AP只能够知道窃听者的平均信道增益d_AP,k和d_e,k分别代表用户k到AP的距离和用户k到窃听者的距离,α代表路径损耗指数，是归一化瑞利衰落信道状态；

(2)在OMA-MEC中，每个用户被固定分配专用时间/频率资源来向MEC服务器卸载任务；

(3)在满足计算时延约束的情况下，保持不同的CPU周期的的频率f_k,i一致，表示出用户的本地消耗能量；

(4)使用广泛接受的威纳安全解码方案安全的将上行用户的信息解码，以牺牲一定卸载速率的方式引入冗余信息，达到对抗窃听并增强任务卸载安全性的目的；

(5)保证计算任务的时延约束和安全卸载，通过关注上行用户的加权和能耗最小化追求高效能源NOMA-MEC的设计。

进一步地，所述步骤(2)实现过程如下：