星地融合网络论文提纲;两层天基边缘计算架构论文提纲

卫星通信网边缘计算架构和任务策略研究

摘要：星地融合网络（Satellite-Terrestrial Integrated Networks,STIN）通过有效整合卫星和地面通信网络各自的优点,可以拓展网络覆盖范围、提高网络灵活性以及提升网络资源利用率。但是现有的星地融合网络架构仍然无法具有很好的网络性能,这主要是在卫星通信网络方面遇到了一些问题与挑战,具体来说是由于卫星资源受限,其缺少动态灵活的星上任务处理和地基终端设备卸载方案。因此本文的研究工作主要从以下三个方面展开:1、针对STIN网络的天基部分基于分层思想创新性地提出了一种两层天基边缘计算架构,具体分为了两个部分:卫星管控层SCL和卫星数据接入、转发和处理层SDAFPL。SCL是由具有轻量级天基核心网架构的卫星节点组成,SDAFPL为具有基站功能和整合了星上边缘计算平台的卫星节点组成。并对SCL层中的天基核心网进行详细设计。同时介绍了三种分流方式描述天基边缘计算架构中SCL层是如何对SDAFPL层中来自不同终端设备数据进行统一管控。在STIN网络的地基部分,设计了地基5G核心网中的用于天基管控的新增网元——地面控制卫星组网网元,并结合本文特点,将该网元的管控功能具体定位到星地协同任务卸载的场景,设计了该网对星地协同任务卸载的的处理流程。2、在天基部分,针对SDAFPL层中星上计算能力有限的问题,基于星间链路,建立了多SECS多计算任务的计算模型,将任务在当前卫星节点上处理和被转发到其他卫星节点上处理的时延和能耗统一考虑,以最小化系统开销为目标,建模出多SECS多计算任务的指派问题。之后将匈牙利算法和所建立指派问题结合,并对匈牙利算法中的代价矩阵进行了改进,提出了一种卫星协作边缘计算的任务指派算法。并通过与其他算法的仿真对比,证明了算法通过任务迁移可降低系统整体时延和能耗。3、针对星地任务卸载场景,建立了多终端设备多星上边缘计算平台多信道卸载模型,得到终端设备在不同卸载决策下的系统开销。之后基于博弈论思想,将系统模型转变为多参与者非合作模型,并提出了一种双循环分布式任务卸载算法,得到了系统中所有终端设备的最优卸载策略集。通过与其他算法仿真对比,证明了算法在计算任务卸载过程中具有一定稳定性且能够降低系统开销。 

关键词：星地融合网络;两层天基边缘计算架构

文章目录

摘要

abstract

第一章 绪论

    1.1 研究背景与意义

    1.2 国内外发展现状

        1.2.1 星地融合网络架构发展现状

        1.2.2 卫星任务分配发展现状

        1.2.3 卫星边缘计算卸载发展现状

    1.3 论文主要研究工作

    1.4 论文主要贡献与创新

    1.5 论文的结构安排

第二章 相关技术与问题分析

    2.1 星地融合网络

        2.1.1 星地融合网络架构

        2.1.2 星地融合网络的应用场景

        2.1.3 星地融合网络面临的挑战

        2.1.4 地面5G核心网架构

    2.2 边缘计算技术

        2.2.1 边缘计算概念

        2.2.2 边缘计算网关

    2.3 本章小结

第三章 天基边缘计算架构设计

    3.1 星地融合网络整体架构

        3.1.1 星地融合网络方案设计分析

        3.1.2 星地融合网络整体架构

    3.2 天基边缘计算架构设计

        3.2.1 天基边缘计算网关

        3.2.2 天基核心网

        3.2.3 天基边缘计算网关分流技术

    3.3 地基5G核心网新增网元GCSN

    3.4 本章小结

第四章 天基边缘计算任务指派策略

    4.1 场景描述与系统模型

        4.1.1 场景描述

        4.1.2 系统模型

    4.2 卫星计算节点选择策略研究

    4.3 不同迁移模型构建

        4.3.1 计算模型

        4.3.2 时延计算

        4.3.3 能耗计算

        4.3.4 迁移模型

    4.4 基于匈牙利算法的任务指派问题研究

        4.4.1 指派问题模型介绍

        4.4.2 多SECS多计算任务的指派问题

        4.4.3 匈牙利算法介绍

        4.4.4 基于匈牙利算法的多SECS多计算任务指派算法

    4.5 仿真分析

        4.5.1 实验配置及参数设置

        4.5.2 仿真结果与分析

    4.6 本章小结

第五章 天基边缘计算卸载策略研究

    5.1 系统模型与场景描述

    5.2 多终端设备多SECS多信道卸载模型构建

        5.2.1 通信模型

        5.2.2 卸载模型

    5.3 系统开销建模

    5.4 基于博弈论的卸载策略研究

        5.4.1 博弈论思想介绍

        5.4.2 多终端设备多SECS多信道博弈模型构建

        5.4.3 基于博弈论的计算卸载策略

    5.5 仿真分析

        5.5.1 实验配置及参数设置

        5.5.2 仿真结果与分析

    5.6 本章小结

第六章 全文总结与展望

    6.1 全文总结

    6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

[1]5G网络能力开放部署及关键技术方案[J]. 林奕琳,何宇锋,刘玉芹,单雨威.  移动通信. 2021(06)

[2]天地融合网络中基于博弈论的分布式卸载算法研究[J]. 罗志勇,黄澳,孙韶辉,辛宁.  无线电通信技术. 2021(06)

[3]软件定义的星地组网体系架构研究[J]. 魏琳慧,帅家成,刘雨,望育梅.  信息通信技术与政策. 2021(09)

[4]基于天基边缘计算的在轨智能技术[J]. 张飞,陈小前,于帅,季明江,刘勇,曹璐.  上海航天(中英文). 2021(04)

[5]软件定义的星地融合智能无线网络[J]. 袁硕,任奕璟,王则予,孙耀华,彭木根.  电信科学. 2021(06)

[6]面向空天地一体化网络的移动边缘计算技术[J]. 唐清清,李斌.  无线电通信技术. 2021(01)

[7]Double-Edge Intelligent Integrated Satellite Terrestrial Networks[J]. Jiaxin Zhang,Xing Zhang,Peng Wang,Liangjingrong Liu,Yuanjun Wang.  中国通信. 2020(09)

[8]基于5G的边缘计算网关及其在电网中的应用[J]. 衷宇清,王浩,林泽兵,崔兆阳,黄捷.  自动化应用. 2020(06)

[9]意图驱动的6G无线接入网络[J]. 周洋程,闫实,彭木根.  物联网学报. 2020(01)

[10]基于IEEE802.11的星间链路最短接入时延退避算法[J]. 王星宇,李勇军,赵尚弘,曹桂兴,谭庆贵,郑永兴,姜勇.  电子学报. 2018(12)