低时延工业物联网中移动边缘计算的安全性与可靠性联合优化

来源：电子与信息学报杂志2025年第10期北京时间：

作者：胡钰林, 喻鑫岚, 高伟, 朱尧

单位：武汉大学电子信息学院 武汉 430000

摘要：在工业物联网(IIoT)场景下，移动边缘计算(MEC)在提供高可靠低时延通信(URLLC)服务的同时，需确保数据传输的安全性。针对多址接入MEC网络中存在潜在窃听者的物理层安全(PLS)增强问题，该文研究了通信与计算阶段的联合优化，以提升系统的整体安全性与可靠性。基于有限码长(FBL)理论，构建了通信阶段MEC服务器与窃听者之间的解码性能差异模型，并利用极值理论(EVT)分析计算阶段的延迟违规概率。在系统极端情况下，推导出端到端泄露错误概率(LFP)的闭式表达式，并将其作为衡量系统联合安全性与可靠性的关键指标。为最小化LFP，该文提出一种高效的资源分配优化算法。具体而言，为了平衡安全性与可靠性，设计一种满足时延约束的通信与计算阶段时间分配方案，并以两阶段时间为优化变量，构建联合优化问题。然而，由于变量间耦合且目标函数非凸，无法直接求解。因此，采用局部线性化与凸松弛技术对问题进行重构，并提出一种基于连续凸近似(SCA)的优化算法来求解。针对任务规模增大时算法收敛性下降的问题，该文提出一种加速SCA(A-SCA)算法。该算法通过分析问题结构，推导了系统最优可靠性对应时间分配策略的闭式表达式，并优化了初始点选择机制。仿真结果验证了所提算法的准确性、收敛性与适应性，同时揭示了安全性与可靠性之间的权衡关系。

关键词：移动边缘计算, 有限码长, 极值理论, 物理层安全

基金资助：国家重点研发计划(2023YFE0206600)，中央高校基本科研业务费专项资金(2042024kf1006)