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“面向6G的无人机通信”前沿论坛

发布日期:2022-04-21 04:33   来源:未知   阅读:

  移动边缘计算作为 5G 和 beyond 5G 关键性技术,可以有效解决网络终端设备计算能力不足、计算时延高等问题,从而能够赋能 uRLLC 业务场景下诸如 AR/VR、自动驾驶等新型应用的发展。而无人机具备快速响应、灵活部署的特点,通过将无人机与移动边缘计算结合,进行系统多维资源与空时部署联合优化设计,从而显著改善移动边缘计算网络的整体服务性能。然而,无人机移动边缘计算也面临着来自能耗、能量效率、计算时延、无人机轨迹控制等诸多方面的问题和挑战。本报告围绕无人机使能的移动边缘计算,首先介绍了无人机移动边缘计算的发展背景和基本网络结构;然后结合国内外研究现状,分别从降低系统能耗、提高能量效率、减少计算时延、提高轨迹控制维度等方面,介绍了课题组最新研究成果;最后基于目前的研究基础和前沿动态,展望了未来的研究方向和趋势。

  近年来,无人机在包括无线通信、数据收集、公共安全、交通监控、环境监测、智慧农业等领域都显示出巨大的应用前景。国际最新研究成果表明,轨迹优化可提高无人机所辅助无线通信网络的通信容量和能效、增强通信可靠性和安全性,以及提升无线能量传输网络的能传效率等。然而,无人机轨迹在时间和空间上都具有连续性,包含无穷多个时间点所对应的无人机位置和速度信息,这种需要优化无穷多个变量的连续轨迹设计问题不仅具有前沿性,也极具挑战性。报告人基于人工势能场理论构建等效绳索形状表征问题,充分利用人工势能场的连续可导、扩展性解释性高等优点,提出一种无人机连续轨迹设计新方法。

  由于高移动性和按需部署等优势,无人机可以作为蜂窝网络中的飞行移动终端,也可以作为空中基站来提高无线网络的覆盖范围和网络容量。在无人机上搭载移动边缘计算服务器,不仅可以节省地面安装物理基础设施的成本,客服地面边缘计算的局限与不足,而且可以实现对终端设备计算任务的快速及时处理,提升用户服务质量,降低对无线资源的消耗。然而,由于无线通信的广播特性,从设备终端卸载数据给 UAV 进行边缘计算的时候很容易被恶意用户进行窃听,对数据的安全传输产生极大的风险。如何利用无人机边缘计算带来的优势、同时为设备终端在数据卸载过程中提供信息安全保证是一个亟待解决重要问题。报告将针对无人机辅助边缘计算系统中的数据安全传输问题,从物理层安全角度为数据卸载提供安全保证机制,探索数据卸载与数据安全传输之间的内在联系,发挥无人机边缘计算所带来的任务快速处理优势、同时满足数据安全保障和服务质量需求。

  未来无线通信网络存在着海量数据传输与连接密度激增的严峻挑战。无人机具有移动性、稳定性、广覆盖等优势,加之高质量的空地无线信道,已作为空中基站或中继节点辅助地面通信。因此,为了缓解地面移动通信网络的压力并降低地面小蜂窝密集部署的成本,无人机必将广泛应用于未来无线通信以拓展网络空间并实现高密度、高速度无线传输。尽管如此,无人机空地无线通信网络的研究尚处于起步阶段,其中存在着若干技术难点以待突破。本报告将从无人机中继通信、无人机空中基站、无人机通信安全、绿色无人机通信、隐蔽无人机通信、智能反射面辅助的无人机通信等几个方面对无人机辅助无线通信最新的研究进展进行介绍。

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