[发明专利]一种星地联合的边缘计算方法

说明书

本发明公开了一种星地联合的边缘计算方法，涉及无线通信领域。系统由多个配备有边缘计算服务器的地面基站和低轨卫星组成，为计算受限的地面终端和太空终端提供低时延的计算卸载服务。地面终端和太空终端根据环境信息和计算任务信息配置发射功率并选择合适的边缘计算服务器，通过上行链路进行计算任务卸载。地面基站和低轨卫星收到相应终端的数据信号后，利用接收波束进行解码并送至其边缘计算服务器执行任务计算，同时为其分配相应的计算资源。计算任务完成后，计算结果通过下行链路回传给相应的终端。本发明为6G天地一体化网络提供了一种有效的星地联合的边缘计算方法。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种星地联合的边缘计算方法。

背景技术

近年来，随着物联网行业的飞速发展，物联网终端的数量呈现爆发式增长，预计到2030年，物联网终端将达到千亿数量级。在这种情况下，当前的5G通信技术已经不能完全匹配快速增长的终端接入要求。为了迎接即将到来的挑战，学术界和工业界已经开始了6G移动通信网络的研究。

目前，在全球终端连接和数据流量不断增加的情况下，单靠地面网络和计算已无法有效满足海量数据的高效低时延处理需求。在这种情况下，6G将会是地面网络与卫星网络深度融合的一体化网络。具体而言，6G网络将在5G技术的基础上进一步融合卫星通信、大数据和人工智能等技术，以提供更广阔的覆盖范围、更大的通信容量和更低的传输时延。此外，越来越多的新兴业务场景，如无人驾驶汽车、增强现实和工业物联网等，对海量数据的通信和计算也提出了更高的要求。因此，需要为6G星地联合网络提供一种有效的通信与计算融合方案。

通过综合考虑地面通信、星地通信和星间链路的特点，整合地面网络和低轨卫星网络边缘计算资源，为6G网络设计一种星地联合的边缘计算方法，能够有效给资源受限区域提供网络连接和算力支持，满足地面和太空中先进物联网终端应用场景需求，大幅降低星地联合系统的能量消耗。

发明内容

本发明的目的是为了解决6G网络中地面终端和太空终端计算资源受限、通信堵塞、时延过高、能量消耗大等问题，提出了一种星地联合的边缘计算方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

本发明提供了一种星地联合的边缘计算方法，包括如下步骤：

1)星地计算系统中部署M个配备有边缘计算服务器且天线数为的地面基站和N个配备有边缘计算服务器且天线数为的低轨卫星，还包括K个计算受限的单天线地面终端和L个计算受限的单天线太空终端；获取第k个地面终端到第m个地面基站的地面信道状态信息h_k,m，第k个地面终端到第n个低轨卫星的星地信道状态信息g_k,n，太空终端与低轨卫星之间的星间链路信息包含第l个太空终端的发射机光学效率发射机孔径增益第n个低轨卫星的接收机光学效率接收机孔径增益第l个太空终端到第n个低轨卫星的发射机指向损耗系数和接收机指向损耗系数

2)地面终端和太空终端根据环境信息和计算任务信息，利用一种卸载对象选择策略选择一个地面基站或低轨卫星进行计算任务卸载，所述计算任务信息包括计算任务量和任务复杂度；获取第k个地面终端的计算任务量d_k，任务复杂度c_k，第l个太空终端的计算任务量任务复杂度

3)根据所述的一种卸载对象选择策略中的卸载对象，地面终端和太空终端利用一种发射功率分配方法构建发射信号，通过上行链路进行计算任务卸载；

4)利用一种联合接收波束和资源分配方法以使地面基站和低轨卫星收到来自地面终端的信号；随后进行串行干扰消除并设计相应的接收波束进行解码，同时低轨卫星对来自太空终端的光信号进行解码，解码完成后得到任务数据；地面基站和低轨卫星将所述任务数据送至各自的边缘计算服务器，并为边缘计算服务器分配计算资源；

5)根据分配的计算资源，边缘计算服务器执行计算任务，完成计算后将计算结果回传给相应的终端。