With the advent of the Internet-of-Things (IoT) era, the ever-increasing number of devices and emerging applications have triggered the need for ubiquitous connectivity and more efficient computing paradigms. These stringent demands have posed significant challenges to the current wireless networks and their computing architectures. In this article, we propose a high-altitude platform (HAP) network-enabled edge computing paradigm to tackle the key issues of massive IoT connectivity. Specifically, we first provide a comprehensive overview of the recent advances in non-terrestrial network-based edge computing architectures. Then, the limitations of the existing solutions are further summarized from the perspectives of the network architecture, random access procedure, and multiple access techniques. To overcome the limitations, we propose a HAP-enabled aerial cell-free massive multiple-input multiple-output network to realize the edge computing paradigm, where multiple HAPs cooperate via the edge servers to serve IoT devices. For the case of a massive number of devices, we further adopt a grant-free massive access scheme to guarantee low-latency and high-efficiency massive IoT connectivity to the network. Besides, a case study is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed solution. Finally, to shed light on the future research directions of HAP network-enabled edge computing paradigms, the key challenges and open issues are discussed.
翻译:随着互联网时代的到来,越来越多的装置和新兴应用程序引发了对无处不在的连通和更有效的计算模式的需求。这些严格的要求对目前的无线网络及其计算架构提出了重大挑战。在本篇文章中,我们提议建立一个高空平台(HAP)网络驱动的边际计算模式,以解决大规模互联网连接的关键问题。具体地说,我们首先全面概述非地铁网络边缘计算架构最近的进展。然后,从网络架构、随机访问程序和多重访问技术的角度进一步总结现有解决方案的局限性。为了克服这些局限性,我们提议建立一个由HAP驱动的无航空细胞大规模多投入多投入网络,以实现边际计算模式,其中多个HAP通过边缘服务器合作为互联网连接装置服务。关于大量开放设备的情况,我们进一步采用无偿的大规模接入计划,以保障低延迟和高效率的互联网边端计算结构。我们进一步从网络结构、随机访问程序和多重访问技术的角度进一步总结了现有解决方案的局限性。为了克服这些局限性,我们提议了一个由HAP提供的无空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空空