基于非正交多址接入的边缘计算时延优化管理策略研究

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随着移动互联网技术的不断发展,智能终端对于计算资源的需求越来越高,这给终端用户带来了沉重的计算负担。边缘计算和非正交多址接入技术被认为是可有效解决该难题的技术方案。边缘计算使得终端用户能够将复杂的计算任务分流到边缘服务器上处理,从而提高计算效率,缓解计算负担。非正交多址接入技术允许一组无线终端用户在同一信道中同时传输数据,并通过串行干扰消除机制消除用户间相互干扰,从而提升网络中的频谱效率和能量效率。本文将边缘计算技术与非正交多址接入技术结合,针对多接入网络和多用户网络设计了基于非正交多址接入的边缘计算时延优化管理策略,主要成果如下:1.针对多接入网络,设计了一种基于非正交多址接入的多接入边缘计算的时延优化方案,实现了多接入边缘计算场景下的计算分流和时间分配的联合优化。由于建立的优化问题是一个严格的非凸优化问题。因此,需要对优化问题进行垂直分解,进而转化为一个顶层优化问题和一个底层优化问题:底层优化问题是对计算任务分配的优化,可以通过将问题转换为凸优化问题求解;顶层优化问题是对传输时间的优化,可以通过将问题转换为单峰函数优化问题求解。通过数值仿真结果显示,提出方案所得结果相较于由线性搜索所得结果,在求解速度上提升了至少90%,同时计算结果的平均相对误差低于0.1%。因此所提出算法的性能优势得到了有效验证。2.针对多用户网络,设计了一种基于非正交多址接入技术的联合计算任务调度和上下行传输时间分配的多用户边缘计算优化方案。该方案的目的是在保障终端用户计算需求的前提下,实现系统整体时延最小化。由于建立的优化问题是一个严格的非凸优化问题,求解非常困难。本文发掘联合问题的内在凸优化特性,并提出了相应的分层算法,该算法可准确获得原联合问题的最优解。通过数值仿真结果显示,相较于LINGO,提出算法可以减少超过95%的算法运行时间。同时也验证了优化方案相比于其他分流方案的性能优势。
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