吴岩 吴丹 王嵩

摘要：构建了联合预测和边缘计算的触觉通信框架，明确了时延和能耗之间的折中关系，并定义了发送者的预测效益。以总预测效益最大化为目的，构建了多发送者的预测窗口和计算卸载策略联合优化问题。为便于求解，将该优化问题转化为多发送者预测与计算卸载博弈，并提出了一种基于最优响应的预测与计算卸载联合优化算法以收敛纳什均衡解。仿真结果表明，所提算法可以获得近乎最优的预测窗口和计算卸载策略。

关键词：触觉通信;超低时延;预测;边缘计算;博弈

Abstract：Ajointpredictionandedgecomputingframeworkforhapticcommunicationsisconstructed.Thetradeoffbetweendelayandenergyconsumptionisclarified，andthepredictionbenefitofthetransmitterisdefined.Inordertomaximizethesumpredictionbenefit，ajointoptimizationproblemofmulti-transmitterpredictionwindowandcomputingoffloadingstrategyisconstructed.Then，theoptimizationproblemistransformedintoamulti-transmitterpredictionandcomputingoffloadinggame，andajointoptimizationalgorithmofpredictionandcomputingoffloadingbasedonthebestresponseisproposedtoconvergetotheNashequilibrium.Simulationresultsshowthattheproposedalgorithmcanachievenear-optimalperformance.

Keywords：hapticcommunication;ultra-lowlatency;prediction;edgecomputing;game

無线通信、信号处理和多媒体通信技术的进步推动了触觉互联网的发展，使触觉互联网可以在传统视听信号的基础上实现触觉信息的实时传输。触觉通信的发展为用户带来了更具沉浸感的服务体验，也开启了远程操作、自动驾驶等多媒体应用的新时代[1]。

触觉通信一般包含主域、网络域和控制域3个部分。触觉表现需要依靠肤觉的即时性和力觉的反馈性，对时延有着极高的要求，否则会使得通信双方对环境认知出现偏差。为了满足这一要求，文献[2]从触觉设备信号采集、数据压缩、网络传输协议和编码、资源管理等方面展开了研究。但由于处理时延、传输时延等固有时延的存在，传统方法在降低触觉通信时延方面并不理想。

考虑到触觉信号在时间上的连续性和关联性，通过引入预测思想，发送者可以根据预测窗口大小对未来动作进行预测并提前发送，以有效降低端到端时延。……