基于k-匿名的隐私保护计算卸载方法

针对移动边缘计算(MEC)中用户的卸载任务及卸载频率可能使用户被攻击者锁定的问题,该文提出一种基于k-匿名的隐私保护计算卸载方法。首先,该方法基于用户间卸载任务及其卸载频率的差异性,提出隐私约束并建立基于卸载频率的隐私保护计算卸载模型;然后,提出基于模拟退火的隐私保护计算卸载算法(PCOSA)求得最优的k-匿名分组结果和组内各任务的隐私约束频率;最后,在卸载过程中改变用户原始卸载频率满足隐私约束,最小化终端能耗。仿真结果表明,PCOSA算法能找出用户所处MEC节点下与用户卸载表现最相近的k个用户形成匿名集,有效保护了所有用户隐私。     

面向5G/Beyond 5G的移动边缘缓存优化技术综述

随着移动设备和新兴移动应用的广泛使用,移动网络中流量的指数级增长所引发的网络拥塞、时延较大、用户体验质量差等问题无法满足移动用户的需求。边缘缓存技术通过对网络热点内容的复用,能极大缓解无线网络的传输压力;同时,该技术减少用户请求的网络时延,进而改善用户的网络体验,已经成为面向5G/Beyond 5G的移动边缘计算（MEC）中的关键性技术之一。围绕移动边缘缓存技术,首先介绍了移动边缘缓存的应用场景、主要特性、执行过程和评价指标;其次,对以低时延高能效、低时延高命中率及最大化收益为优化目标的边缘缓存策略进行了分析和对比,并总结出各自的关键研究点;然后,阐述了支持5G的MEC服务器的部署,并在此基础上分析了5G网络中的绿色移动感知缓存策略和5G异构蜂窝网络中的缓存策略;最后,从安全、移动感知缓存、基于强化学习的边缘缓存、基于联邦学习的边缘缓存以及Beyond 5G/6G网络的边缘缓存等几个方面讨论了边缘缓存策略的研究挑战和未来发展方向。     

行业用户5G无线专网组网方案及其技术实现

5G面向大众用户和垂直行业可以提供公网模式和专网模式。从业务连续性需求和行业用户需求出发,研究了面向行业用户不同的场景和需求下的5G无线专网的3种部署模式,探讨了5G无线专网实现的关键技术无线网络切片的标准化现状、产业化能力、支撑5G无线专网的程度,分析了目前5G无线专网所能实现的场景和应用,最后对未来超低时延需求的5G无线专网技术实现做了展望。     

移动边缘计算在车载网中的应用综述

移动边缘计算（MEC）技术将IT服务环境与云计算技术在网络边缘结合以提高边缘网络的计算和存储能力,减少网络操作和服务交付时延; 应用MEC的车载网络可以满足车辆对服务延时和通信可靠性的严格要求,提升车辆用户的服务质量（QoS）。对移动边缘计算在车载网中的应用进行分析研究,首先概述MEC的基本概念及架构、典型应用场景;然后介绍MEC在车载网中的应用、基于软件定义网络（SDN）的车载网MEC研究现状以及车载网MEC应用实例;最后给出了车载网中部署MEC所要面临的问题和挑战,并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

边缘环境下计算密集型应用的卸载技术研究

移动边缘计算（Mobile Edge Computing,MEC）中的计算卸载技术通过将终端设备的计算任务卸载到网络边缘处,以解决云计算中心时延长、能耗大和负载高等问题。介绍了MEC的概念、目前主流的MEC网络架构和部署方案。从卸载决策方面对MEC环境下计算密集型应用的卸载技术进行了详细研究,从最小化时延、最小化能耗、权衡时延和能耗及最大化收益为优化目标的4种计算卸载方案进行了分析和对比,并总结出各自的关键研究点。通过分析5G环境下MEC卸载技术的发展趋势,介绍了支持5G的IIoT-MEC网络部署架构,在此基础上分析了基于深度强化学习的轻量级任务卸载策略和基于D2D协作的MEC卸载策略。总结和归纳了目前MEC中计算卸载技术所面临的卸载决策、干扰管理、移动性管理等方面的核心挑战。     

面向5G MEC基于行为的用户异常检测方案

5G边缘计算靠近用户侧提供服务,而边缘侧汇聚着用户的敏感信息,用户非法接入或合法用户自身的恶意行为威胁到整个边缘网络的安全。将机器学习算法应用于边缘计算架构,提出一种基于行为的用户异常检测方案。对用户行为进行建模,采用独热编码和互信息进行数据预处理和特征选择,并利用极限梯度提升算法训练一个多分类器分类识别进入园区的用户,根据识别结果与用户身份是否一致来判定用户是否异常。在此基础上,通过孤立森林算法对授权用户历史行为数据进行模型训练,从而检测可信任用户的行为是否异常,实现对小型固定园区内未授权用户的识别以及对授权用户异常行为的检测。实验结果表明,该方案可满足边缘计算场景的时间复杂度要求,并且能够有效区分不同用户,分类准确率达到0.953,而对异常行为样本的误报率仅为0.01。     

云边环境下基于博弈论的两阶段任务迁移策略

移动边缘计算（MEC）为计算密集型应用和资源受限的移动设备之间的冲突提供了有效解决办法,但大多关于MEC迁移的研究仅考虑移动设备与MEC服务器之间的资源分配,忽略了云计算中心的巨大计算资源。为了充分利用云和MEC资源,提出一种云边协作的任务迁移策略。首先,将云边服务器的任务迁移问题转化为博弈问题;然后,证明该博弈中纳什均衡（NE）的存在以及唯一性,并获得博弈问题的解决方案;最后,提出了一种基于博弈论的两阶段任务迁移算法来求解任务迁移问题,并通过性能指标对该算法的性能进行了评估。仿真结果表明,采用所提算法所产生的总开销分别比本地执行、云中心服务器执行和MEC服务器执行的总开销降低了72.8%、47.9%和2.65%,数值结果证实了所提策略可以实现更高的能源效率和更低的任务迁移开销,并且随着移动设备数量的增加可以很好地扩展规模。     

移动边缘计算环境中面向机器学习的计算迁移策略

针对物联网（IoT）数据源的多样化、数据的非独立同分布性、边缘设备计算能力和能耗的异构性,提出一种集中学习和联邦学习共存的移动边缘计算（MEC）网络计算迁移策略。首先,建立与集中学习、联邦学习都关联的计算迁移系统模型,考虑了集中学习、联邦学习模型产生的网络传输延迟、计算延迟以及能耗;然后,以系统平均延迟为优化目标、以能耗和基于机器学习准确率的训练次数为限制条件构建面向机器学习的计算迁移优化模型。接着对所述计算迁移进行了博弈分析,并基于分析结果提出一种能量约束的延迟贪婪（ECDG）算法,通过延迟贪婪决策和能量约束决策更新二阶优化来获取模型的优化解。与集中式贪婪算法和面向联邦学习的客户选择（FedCS）算法相比,ECDG算法的平均学习延迟最低,约为集中式贪婪算法的1/10,为FedCS算法的1/5。实验结果表明,ECDG算法能通过计算迁移自动为数据源选择最优的机器学习模型,从而有效降低机器学习的延迟,提高边缘设备的能效,满足IoT应用的服务质量（QoS）要求。     

无人机辅助的移动边缘计算中的任务分配策略

在使用无人机（UAV）作为计算卸载的数据收集器对用户设备（UE）提供移动边缘计算（MEC）服务的场景下,设计了一种通过UAV实现高效的UE覆盖的无线通信策略。首先,在给定UE分布的条件下,对于UAV的飞行轨迹和通信策略,使用了连续凸逼近（SCA）的优化方法来得出一种可以使全局能量最小化的近似最优解;此外,对于UE大范围分布或任务量较大的场景,提出了一种自适应聚类算法,以将地面的UE划分成尽量少的聚类,并保证每个聚类中全部UE的卸载数据都可以在一次飞行中全部完成收集;最后,将每个聚类中UE的计算卸载数据收集任务分配给一次飞行,从而达到减少单个UAV完成任务所需的派遣次数或多UAV执行任务所需的UAV派遣数量的目的。仿真结果表明,所提方法可以生成相比K-Means算法更少的聚类数量且能快速收敛,适用于UE大范围分布下UAV辅助的计算卸载场景。     

Hydrogen production with carbon nanotubes based cathode catalysts in microbial electrolysis cells

BACKGROUND: Microbial electrolysis cell (MEC) has been considered as a promising new technology for the production of bio‐hydrogen from renewable biomass, but low‐cost alternatives to typical cathode material (platinum) are needed. In this study, CNTs‐based electrode alternatives to Pt were examined in a single‐chamber membrane‐free MEC. To the best of our knowledge, the use of carbon nanotube as the MEC cathode catalyst has not been reported so far. RESULTS: For all cathodes, hydrogen production rates increased in response to increase in voltage and the highest hydrogen production was achieved at 0.9 V. At an applied voltage of 0.9 V, MECs with Pt/MWNT cathodes obtained a hydrogen production rate of 1.42 m³ m^?3 day^?1 with a current density of 192 A m^?3, a coulombic efficiency of 94%, a cathodic hydrogen recovery of 65%, and electrical energy efficiency based on electricity input of 126%. CONCLUSIONS: The Pt/MWNT cathode developed demonstrated better electrocatalytic activity than the MWNT cathode and achieved performance comparable with the Pt cathode in terms of hydrogen production rate. These results demonstrate the great potential of using carbon cloth with CNTs‐based electrodes as a cathode material for MECs. Copyright © 2012 Society of Chemical Industry