星地融合网络中的计算卸载与资源分配联合优化

摘要

星地融合网络以其广覆盖、大容量、组网灵活的优势可有效提升网络资源整体利用率，为用户提供全方位的计算服务和多样化的接入服务。针对卫星高速移动性、星地信道时变性、终端计算任务多样性及用户资源请求随机性等问题，提出一种基于卫星协作的计算卸载与资源分配(collaborative satellite based computation offloading and resource allocation, CSCORA)联合优化方案。采用基站侧和卫星侧共同配置边缘服务器的方式搭建了星地网络模型，从时延和能耗2个方面构建了计算开销模型。根据部分二值卸载和部分任务迁移方式给出基于星地和星间协作的计算卸载策略；根据计算卸载和节点协作方式对基站和卫星边缘服务器计算资源进行优化；采用交替优化算法将此混合整数非线性规划问题解耦为计算卸载决策子问题和计算资源分配子问题，并分别通过乘子交替方向法和拉格朗日乘子法进行求解。仿真结果表明，提出的CSCORA方案能够有效提升计算处理能力、降低处理时延和系统能耗。

关键词

星地融合网络 / 计算卸载 / 资源分配 / 处理时延 / 系统能耗

基金资助

国家自然科学基金项目(62331017); 重庆市教委自然科学基金项目(KJQN202000645)