具有空-天-海一体化网络的海洋物联网系统：LEO 与无人机混合边缘计算
系统与控制
2023-01-11 v1 系统与控制
摘要
随着即将到来的第六代(6G)中通过空中和空间飞行器的非地面网络(NTN)的发展，海洋物联网(IoT)系统已大幅增长，从而协助环境保护、军事侦察和海上运输。然而，由于不可预测的气候变化和海洋网络极端的信道条件，高效可靠地收集和计算海量海洋数据具有挑战性。在本文中，我们提出一种用于海洋 IoT 系统的空-天-海一体化网络中的低地球轨道(LEO)与无人机(UAV)混合边缘计算方法。具体而言，安装在 UAV 和 LEO 卫星上的两类边缘服务器被赋予计算能力，用于实时利用从海洋 IoT 传感器收集的大量数据。我们的系统旨在通过联合优化通信与计算的比特分配以及 UAV 路径规划，在延迟、能量预算和操作约束下最小化电池受限 UAV 的总能耗。为可用性和实用性，所提方法根据 LEO 卫星的可及性——“始终开启”、“始终关闭”和“中间断开”——利用连续凸近似(SCA)策略针对三种不同情况开发。通过数值结果，我们验证了相比于仅设计比特分配或 UAV 轨迹的部分优化方案，通过比特分配与 UAV 路径规划的联合优化，在所有 LEO 可及性情况下均可获得显著的节能。
引用
@article{arxiv.2301.03815,
title = {Marine IoT Systems with Space-Air-Sea Integrated Networks: Hybrid LEO and UAV Edge Computing},
author = {Sooyeob Jung and Seongah Jeong and Jinkyu Kang and Joonhyuk Kang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.03815},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 8 figures, 3 tables, submission in IEEE IoT Journal