Hiệu năng mạng điện toán biên di động sử dụng bề mặt phản xạ thông minh và cơ chế đa truy cập phi trực giao

Bài báo "Hiệu năng mạng điện toán biên di động sử dụng bề mặt phản xạ thông minh và cơ chế đa truy cập phi trực giao" khảo sát một mô hình mạng điện toán biên di động sử dụng cơ chế đa truy cập phi trực giao (NOMA) được sự hỗ trợ của bề mặt phản xạ thông minh. Dựa vào các đặc tính thống kê của kênh truyền vô tuyến, chúng tôi xây dựng các biểu thức dạng tường minh của xác suất tính toán thành công và xác suất năng lượng tiêu thụ để khảo sát và đánh giá hiệu năng của hệ thống. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hiệu năng mạng điện toán biên di động sử dụng bề mặt phản xạ thông minh và cơ chế đa truy cập phi trực giao N.L.Hoàng Tuấn, P.Quyền Anh, H.Đắc Bình / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 4(53) (2022) 3-12 3 4(53) (2022) 3-12 Hiệu năng mạng điện toán biên di động sử dụng bề mặt phản xạ thông minh và cơ chế đa truy cập phi trực giao On performance of mobile edge computing network using intelligent reflecting surface and non-orthogonal multiple access scheme Nguyễn Lê Hoàng Tuấna,b, Phạm Quyền Anha,b, Hà Đắc Bìnha,b* Nguyên Le Hoang Tuana,b, Pham Quyen Anha,b, Ha Dac Binha,b* a Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam a Faculty of Electrical & Electronics Engineering, Duy Tan University, 550000, Danang, Vietnam b Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Cao, Ðại học Duy Tân, Ðà Nẵng, Việt Nam b Institute of Research and Development, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam (Ngày nhận bài: 11/10/2022, ngày phản biện xong: 9/6/2022, ngày chấp nhận đăng:10/7/2022) Tóm tắt Bài báo này khảo sát một mô hình mạng điện toán biên di động sử dụng cơ chế đa truy cập phi trực giao (NOMA) được sự hỗ trợ của bề mặt phản xạ thông minh. Dựa vào các đặc tính thống kê của kênh truyền vô tuyến, chúng tôi xây dựng các biểu thức dạng tường minh của xác suất tính toán thành công và xác suất năng lượng tiêu thụ để khảo sát và đánh giá hiệu năng của hệ thống. Dựa trên các biểu thức này, chúng tôi thu được các kết quả số học về xác suất tính toán thành công và xác suất năng lượng tiêu thụ theo các tham số chính của hệ thống là công suất phát, tỉ lệ phân bổ công suất phát, độ dài của tác vụ và số lượng phần tử phản xạ được cung cấp để đánh giá sự hoạt động của hệ thống. Cuối cùng, chúng tôi kiểm chứng tính đúng đắn của các biểu thức phân tích bằng mô phỏng Monte-Carlo. Từ khóa: Mạng điện toán biên di động, NOMA, bề mặt phản xạ thông minh, xác suất tính toán thành công và xác suất năng lượng tiêu thụ. Abstract In this paper, we investigate a mobile edge computing (MEC) network using non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme with the support of intelligent reflecting surface (IRS). The closed-form expressions for the successful computation and power consumption probabilities are derived based on the statistical characteristics of the transmission channels. Numerical results in terms of successful computation and power consumption probabilities according to transmit power, transmit power allocation ratio, task length, and number of reflecting elements are provided to evaluate this proposed system performance. Finally, we verify the correctness of the analytical expressions by Monte-Carlo simulation. Keywords: Mobile edge computing network, NOMA, intelligent reflecting surface, successful computation probability, energy consumption probability. * Corresponding Author: Ha Dac Binh; Institute of Research and Development, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam; Faculty of Electrical & Electronics Engineering, Duy Tan University, 550000, Danang, Vietnam Email: hadacbinh@duytan.edu.vn 4 N.L.Hoàng Tuấn, P.Quyền Anh, H.Đắc Bình / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 4(53) (2022) 3-12 1. Giới thiệu hình hệ thống với hai điểm truy cập và một người dùng nhiều ăng-ten, trong đó thu năng Mặc dù mạng thông tin di động thế hệ thứ lượng RF và NOMA được sử dụng để cải thiện năm (5G) vẫn đang trong quá trình bước đầu hiệu suất mất điện của hệ thống. Công trình [9] triển khai thương mại trên toàn thế giới, nhưng đã đề xuất một mô hình hệ thống với hai nhóm hiện nay giới học thuật và công nghiệp đã bắt người dùng NOMA và điểm truy cập đa ăng- đầu cuộc đua nhắm đến một thế hệ mạng thông ten, trong đó cơ chế lựa chọn ăng-ten tốt nhất tin di động của tương lai như mạng sau 5G và người dùng tốt nhất được sử dụng để nâng (B5G), mạng thế hệ thứ sáu (6G) nhằm đáp ứng cao hiệu suất của hệ thống MEC. tốt hơn nhu cầu người dùng với các yêu cầu đặt ra nghiêm ngặt hơn so với mạng 5G hiện nay Ngoài hai giải pháp nói trên, trong thời gian như tốc độ truyền dữ liệu và hiệu quả sử dụng gần đây giải pháp sử dụng bề mặt phản xạ năng lượng cao, vùng phủ sóng rộng, độ tin cậy thông minh (intelligent reflecting surface - IRS) cực cao và độ trễ thấp [1-4]. cũng đã nổi lên như một mô hình tiềm năng để Cùng với mạng thông tin di động, những tạo ra các kênh truyền không dây thông minh, năm gần đây, mạng kết nối vạn vật (Internet of có thể cấu hình lại để áp dụng cho hệ thống things – IoT) đã trở thành khái niệm rất thịnh truyền thông không dây B5G/6G [10-13]. Một hành. IoT đã và đang được triển khai ứng dụng cách tổng quát, IRS là bề mặt phẳng được tạo ở nhiều lĩnh vực khác nhau trong thực tế như ra từ một số lượng lớn các phần tử phản xạ thụ công nghiệp, nông nghiệp, an ninh quốc phòng, động, mỗi phần tử trong số đó có thể để thực giao thông vận tải, giáo dục… [1],[4]. hiện sự thay đổi biên độ và/hoặc pha một cách ...