MEC系统安全卸载方法、设备及MEC系统技术方案

本发明专利技术提供了一种MEC系统安全卸载方法、设备及MEC系统，该方法包括：建立用户终端在总卸载时间内的本地能耗模型和卸载能耗模型；根据本地能耗模型和卸载能耗模型，确定安全能耗目标函数和约束条件；获取设定的基站的通信参数、用户终端的运算能力参数以及总卸载时间作为输入参数；以目标函数的函数值最小为优化目标，根据优化算法、输入参数和约束条件进行优化，得到输出参数的目标值；输出参数的目标值用于对MEC系统进行安全卸载；其中输出参数包括IRS的反射相位、BS的接收波束赋形向量、AN向量、用户终端的发射功率、本地计算任务量。通过将IRS应用到MEC系统中，并优化IRS的反射相位，以增强用户终端的信号，减弱窃听者的接收信号，从而提高安全性。从而提高安全性。从而提高安全性。

【技术实现步骤摘要】
MEC系统安全卸载方法、设备及MEC系统


[0001]本申请属于移动边缘计算
，尤其涉及一种MEC系统安全卸载方法、设备及MEC系统。

技术介绍

[0002]移动边缘计算(Mobile Edge Computing，MEC)被认为是下一代无线通信网络和物联网中很有前景的一项技术，然而由于无线传输的广播特性，用户通过无线信道向MEC系统中的服务器卸载计算任务时很容易被恶意的窃听者攻击，导致信息泄露问题。
[0003]现有技术中，通常采用基站波束赋形，NOMA协作干扰技术，帮助MEC系统中的用户终端实现隐私安全卸载，但其无法满足安全需求，安全性低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种MEC系统安全卸载方法、设备及MEC系统，旨在解决MEC系统安全性低的问题。
[0005]本专利技术实施例的第一方面提供了一种MEC系统安全卸载方法，所述MEC系统中部署有智能反射表面IRS，包括：
[0006]建立用户终端在总卸载时间内的本地能耗模型和卸载能耗模型；
[0007]根据所述本地能耗模型和卸载能耗模型，确定安全能耗目标函数和约束条件；
[0008]获取设定的基站的通信参数、用户终端的运算能力参数以及总卸载时间作为输入参数；
[0009]以所述安全能耗目标函数的函数值最小为优化目标，根据优化算法、所述输入参数和所述约束条件进行优化，得到输出参数的目标值；所述输出参数的目标值用于对所述MEC系统进行安全卸载；
[0010]其中，所述输出参数包括IRS的反射相位、基站BS的接收波束赋形向量、人工噪声AN向量、用户终端的发射功率、本地计算任务量。
[0011]本专利技术实施例的第二方面提供了一种MEC系统安全卸载装置，包括：
[0012]模型建立模块，用于建立用户终端在总卸载时间内的本地能耗模型和卸载能耗模型；
[0013]优化准备模块，用于根据所述本地能耗模型和卸载能耗模型，确定安全能耗目标函数和约束条件；
[0014]参数输入模块，用于获取设定的基站的通信参数、用户终端的运算能力参数以及总卸载时间作为输入参数；
[0015]参数优化模块，用于以所述安全能耗目标函数的函数值最小为优化目标，根据优化算法、所述输入参数和所述约束条件进行优化，得到输出参数的目标值；所述输出参数的目标值用于对所述MEC系统进行安全卸载；
[0016]其中，所述输出参数包括智能反射表面IRS的反射相位、基站BS的接收波束赋形向
量、人工噪声AN向量、用户终端的发射功率、本地计算任务量。
[0017]本专利技术实施例的第三方面提供了一种基站，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面所述MEC系统安全卸载方法的步骤。
[0018]本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面所述的MEC系统安全卸载的步骤。
[0019]本专利技术实施例的第五方面提供了一种MEC系统，其特征在于，包括如上第三方面所述的基站、智能反射表面IRS以及IRS控制器；所述IRS控制器用于调整所述IRS的反射相位，以及控制所述IRS的工作状态；所述工作状态包括接收状态和反射状态。
[0020]本专利技术实施例提供的MEC系统安全卸载方法、设备及MEC系统，建立用户终端在总卸载时间内的本地能耗模型和卸载能耗模型；根据本地能耗模型和卸载能耗模型，确定安全能耗目标函数和约束条件；获取设定的基站的通信参数、用户终端的运算能力参数以及总卸载时间作为输入参数；以安全能耗目标函数的函数值最小为优化目标，根据优化算法、输入参数和约束条件进行优化，得到输出参数的目标值；输出参数的目标值用于对MEC系统进行安全卸载；其中，输出参数包括智能反射表面IRS的反射相位、基站BS的接收波束赋形向量、人工噪声AN向量、用户终端的发射功率、本地计算任务量。通过充分利用IRS能够提高物理层安全性的优势，将其应用到MEC系统中，并优化IRS的反射相位，以增强用户终端的信号，减弱窃听者的接收信号，从而提高安全性。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术一个实施例提供的MEC系统的应用场景示意图；
[0023]图2是本专利技术一个实施例提供的MEC系统安全卸载方法的实现流程图；
[0024]图3是本专利技术另一个实施例提供的MEC系统安全卸载方法的实现流程图；
[0025]图4是本专利技术一个实施例提供的MEC系统安全卸载装置的结构示意图；
[0026]图5是本专利技术一个实施例提供的基站的示意图；
[0027]图6是本专利技术一个实施例提供的MEC系统的结构示意图。
具体实施方式
[0028]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。
[0029]移动边缘计算被认为是下一代无线通信网络和物联网(Internet of Things，IoT)中很有前景的一项技术，它可以将云计算服务扩展至网络边缘，允许资源受限的终端
设备将计算密集型、时延敏感性的应用全部或部分卸载到部署在基站(Base Station，BS)或者接入点(Access point，AP)上的MEC服务器中进行处理，从而减少设备的计算时延、降低设备的能耗、延长设备电池寿命等。
[0030]然而由于无线传输的广播特性，用户通过无线信道向MEC服务器卸载计算任务时很容易被恶意的窃听者攻击，导致信息泄露问题。物理层安全技术法是一种提高无线通信系统安全性的有效方法，它利用无线信道的物理特性达到安全传输的目的，已经在无线通信系统中得到广泛研究。可以通过联合优化用户的计算和通信资源分配，使MEC用户的总能耗最小，同时满足安全卸载速率和计算时延的约束。人工噪声(Artificial noise，AN)法也是提高系统的安全性的一个有效方法，通过基站全双工技术发射AN信号，能够帮助MEC用户实现隐私安全卸载。
[0031]智能反射表面(Intelligent reflective surface，IRS)由大量低成本的无源反射元件构成。在现有技术中，通常使用IRS提高下行通信时的物理层安全性能(如MISO系统)，或者IRS只是被应用到MEC系统中来提高用户的卸载性能。而提高MEC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEC系统安全卸载方法，其特征在于，所述MEC系统中部署有智能反射表面IRS，所述方法包括：建立用户终端在总卸载时间内的本地能耗模型和卸载能耗模型；根据所述本地能耗模型和卸载能耗模型，确定安全能耗目标函数和约束条件；获取设定的基站的通信参数、用户终端的运算能力参数以及总卸载时间作为输入参数；以所述安全能耗目标函数的函数值最小为优化目标，根据优化算法、所述输入参数和所述约束条件进行优化，得到输出参数的目标值；所述输出参数的目标值用于对所述MEC系统进行安全卸载；其中，所述输出参数包括IRS的反射相位、基站BS的接收波束赋形向量、人工噪声AN向量、用户终端的发射功率、本地计算任务量。2.根据权利要求1所述的MEC系统安全卸载方法，其特征在于，所述优化算法包括第一算法和第二算法；所述以所述安全能耗目标函数的函数值最小为优化目标，根据优化算法、所述输入参数和所述约束条件进行优化，得到输出参数的目标值，包括：S1：根据所述约束条件、所述第一算法、发射功率的初始值、本地任务计算量的初始值，对所述反射相位、所述接收波束赋形向量、所述AN向量进行优化，得到更新的反射相位、更新的接收波束赋形向量、更新的AN向量；S2：根据更新的反射相位、更新的接收波束赋形向量、更新的AN向量以及第二算法，对所述发射功率、所述本地任务计算量进行优化，得到更新的发射功率、更新的本地任务计算量；S3：根据所述安全能耗目标函数判断更新的参数值是否满足预设条件；若不满足预设条件，则跳转至S1，对更新的参数值进行迭代；若满足预设条件，则将更新的参数值作为所述目标值，其中，更新的参数值包括更新的反射相位、更新的接收波束赋形向量、更新的AN向量、更新的发射功率、更新的本地任务计算量。3.根据权利要求2所述的MEC系统安全卸载方法，其特征在于，所述第一算法包括半定规划算法和半定松弛算法；所述S1包括：根据发射功率的初始值、本地任务计算量的初始值、反射相位的初始值、AN向量的初始值，将所述安全能耗目标函数的转换为第一凹函数；根据半定松弛算法对约束条件进行处理，得到凸约束条件；根据所述凸约束条件、所述半定规划算法对所述第一凹函数进行求解，再通过特征值分解算法或者高斯随机算法对得到的解进行处理，确定更新的接收波束赋形向量；根据更新的接收波束赋形向量、发射功率的初始值、本地任务计算量的初始值、反射相位的初始值，将所述安全能耗目标函数的转换为第二凹函数；根据所述约束条件、所述半定规划算法对所述第二凹函数进行求解，得到更新的AN向量；根据更新的接收波束赋形向量、更新的AN向量、发射功率的初始值、本地任务计算量的初始值，将所述安全能耗目标函数的转换为第三凹函数；根据所述凸约束条件、所述半定规划算法对所述第三凹函数进行求解，再通过特征值分解算法或者高斯随机算法对得到的解进行处理，得到更新的反射相位。
4.根据权利要求3所述的MEC系统安全卸载方法，其特征在于，所述第二算法为Dinkelbach算法；所述S2包括：根据所述约束条件、更新的反射相位、更新的接收波束赋形向量、更新的AN向量、本地任务计算量的初始值、第一预设参数以及Dinkelbach算法，确定更新的发射功率；根据所述约束条件、更新的反射相位、更新的接收波束赋形向量、更新的AN向量、更新的发射功率，确定更新的本地任务计算量。5.根据权利要求2所述的MEC系统安全卸载方法，其特征在于，判断所述输出参数的值是否满足预设条件，包括：在每一次迭代后...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保罡，武文静，项洪印，侯思祖，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：