海洋观监测传感器网络多接入边缘计算卸载方法

摘要:

多接入边缘计算（MAC, multi-access edge computing）可有效保障海洋观监测传感器网络（简称传感网）的低时延、高可靠数据传输及其各类相关海事应用。在近海场景下，结合边缘计算资源分布建立多用户单跳单播（MSU, multi-user single-hop unicast）与多用户多跳单播（MMU, multi-user multi-hop unicast）两种卸载模型。利用混合整数非线性规划分离优化目标，有效地分配传输功率，并通过改进传统人工鱼群算法（AFSA, artificial fish swarm algorithm）制定卸载决策。结果表明，相比传统方案，所提优化算法可降低网络时延近19%。在远海场景下，建立远海MSU卸载模型，结合网络连通概率提出合理的信道分配算法。结果表明，所提算法在网络连通时间充足时，可增加允许分配子信道数量，降低网络时延；在网络连通时间有限时，可控制卸载的海洋用户设备数量，保障网络传输时延。

关键词：海洋观监测传感器网络 ; 多接入边缘计算 ; 人工鱼群算法 ; 信道分配 

1 引言

海洋观监测传感器网络（简称传感网）作为未来海洋信息智慧网络的重要组成部分，可提供多种观监测应用，是汇聚海洋空间、环境、资源等各类数据的重要平台。全天候、全自动的海洋观测和目标态势感知、海洋信息传输以及海上综合业务服务的开展，提出了实时定位、紧急救援以及面向军事领域的低时延信息服务需求。这类需求对海洋观监测传感网支持低时延、高可靠的观监测应用提出了极高要求。面向新一代移动网络的多接入边缘计算（MAC, multi-access edge computing）技术可有效支撑以上各类海事业务和应用需求，将云端数据中心