面向5G密集异构网络的边缘计算任务迁移及资源分配算法研究

Mobile edge computing (MEC) is capable of reducing the computation delay and energy consumption on the mobile devices, and thus improving the ability to support various applications. In this project, we investigate the task offloading and joint radio and computational resource allocation for edge computing in 5G dense heterogeneous networks (HetNets) by utilizing the optimization theory..First, in the dense HetNets deploying multiple MEC servers, with full consideration of the inter-cell interference and applying non-orthogonal multiple access (NOMA), we study the non-cooperative MEC server selection and task offloading strategies, and propose resource allocation algorithms. Second, by allowing the cooperation among MEC servers through wireless backhaul with limited capacity, the task distribution among MEC servers, task offloading and resource allocation policies are investigated, where we focus on the performance gain over non-cooperative edge computing. Finally, by applying NOMA and multi-access edge computing, the cooperation among MEC servers is realized through the radio access link. The multi-user task offloading and joint radio and computational resource allocation algorithms are proposed. Besides, the performance gain of multi-access edge computing and the conditions and reasons for the gain are studied. This project aims to provide theoretical instructions for the application of edge computing in 5G networks.

移动边缘计算（MEC）可以有效降低终端的计算延迟和功耗，提高其对各种应用的支持能力。本项目以最优化理论为工具，在5G密集异构网络中研究边缘计算任务迁移以及通信和计算资源联合分配问题。首先在部署多个MEC服务器的密集异构网络中，充分考虑小区间的干扰，采用非正交多址接入（NOMA）技术，研究非协作式MEC服务器选择和任务迁移策略，并提出相应的资源分配算法；之后，允许多个MEC服务器通过容量有限的无线回传链路进行协作，研究MEC服务器之间进行任务分配的方法以及任务迁移和资源分配策略，并重点研究其相对于非协作边缘计算的性能增益；最后，终端采用NOMA和多接入边缘计算技术，通过无线接入链路实现MEC服务器间的协作。提出多用户任务迁移以及通信和计算资源联合分配算法，并研究多接入边缘计算的性能优势及这种优势产生的条件和原因。本项目的研究可为边缘计算技术在5G网络中的应用提供相应的理论支持。

移动边缘计算（Mobile Edge Computing, MEC）可以有效降低移动终端的计算延迟和功耗，提高其对各种应用的支持能力。本项目以最优化方法和博弈论等为基本理论工具，在密集异构网络中研究了边缘计算服务器选择、服务器间协作机制、任务迁移策略以及通信和计算资源联合分配等问题。首先在部署多个MEC服务器的密集异构网络中，考虑小区间较强的干扰，采用非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA）技术，研究了非协作MEC服务器选择和部分任务迁移策略，并提出了相应的通信和计算资源分配算法；之后，允许多个MEC服务器间通过无线回传链路进行协作，在无线回传链路容量有限的条件下，研究了MEC服务器之间进行任务分配的方法以及任务迁移和资源分配问题，并重点研究了其相对于非协作边缘计算的性能增益；最后，终端采用NOMA和多接入边缘计算技术，通过无线接入链路实现异构网络中MEC服务器间的协作，分别针对不同网络的特性设计了计算任务协作迁移策略和资源分配算法，并研究了多接入协作机制的性能优势及其产生的条件和原因。研究结果表明，基于多接入协作边缘计算的任务迁移和计算能耗远低于单接入协作和非协作机制。本项目的研究可为边缘计算技术在物联网和未来移动通信网络中的应用提供相应的理论支持。