As important quality-of-service (QoS) performance indicators, backlog and delay in wireless networks must be in compliance with the requirement of low-latency and high-reliability scenarios. Non-orthogonal multiple access (NOMA) is a novel and key wireless technology for the next generation of mobile communications. Its potential impacts on backlog and delay deserve to be specially studied. Meanwhile, the stochastic network calculus is an effective tool for analyzing network performances such as backlog and delay. In this paper, for both orthogonal multiple access (OMA) scheme and NOMA scheme, we utilize the stochastic network calculus to characterize respectively cumulative service processes of channels in a downlink network. Based on moment generating functions, the closed-form expressions of the upper bounds on backlog and delay are derived through the definite integral and special function. Simulation results validate reasonableness and effectiveness of the proposed approach. We show that in terms of backlog and delay, performances cannot be always improved by substituting NOMA scheme for OMA scheme, except when the channel gain gap between users is significantly big. Moreover, the sensitivity to the same factor such as arrival rate, transmission power and power allocation, differs from user to user in NOMA. By simulations, it is further demonstrated that the performance loss due to a finite buffer in practical scenarios is acceptable and sometimes negligible, as long as the buffer size is set to be just moderate.

作为重要的服务质量（QoS）性能指标，无线网络中的积压和延迟必须符合低延迟和高可靠性方案的要求。非正交多路访问（NOMA）是用于下一代移动通信的一种新颖且关键的无线技术。它对积压和延迟的潜在影响值得特别研究。同时，随机网络演算是分析网络性能（例如积压和延迟）的有效工具。在本文中，对于正交多址（OMA）方案和NOMA方案，我们利用随机网络演算来分别描述下行链路网络中信道的累积服务过程。基于力矩生成功能，通过定积分和特殊函数推导了积压和延迟上限的闭式表达式。仿真结果验证了该方法的合理性和有效性。我们表明，在积压和延迟方面，除非用户之间的信道增益差距很大，否则无法始终通过用NOMA方案代替OMA方案来提高性能。此外，在NOMA中，每个用户对相同因素（例如到达速率，传输功率和功率分配）的敏感性不同。通过仿真，进一步证明，在实际情况下，由于缓冲区有限而导致的性能损失是可以接受的，有时可以忽略不计，只要将缓冲区的大小设置为中等即可。仿真结果验证了该方法的合理性和有效性。我们表明，在积压和延迟方面，除非用户之间的信道增益差距很大，否则无法始终通过用NOMA方案代替OMA方案来提高性能。此外，在NOMA中，每个用户对相同因素（例如到达速率，传输功率和功率分配）的敏感性不同。通过仿真，进一步证明，在实际情况下，由于缓冲区有限而导致的性能损失是可以接受的，有时可以忽略不计，只要将缓冲区的大小设置为中等即可。仿真结果验证了该方法的合理性和有效性。我们表明，在积压和延迟方面，除非用户之间的信道增益差距很大，否则无法始终通过用NOMA方案代替OMA方案来提高性能。此外，在NOMA中，每个用户对相同因素（例如到达速率，传输功率和功率分配）的敏感性不同。通过仿真，进一步证明，在实际情况下，由于缓冲区有限而导致的性能损失是可以接受的，有时可以忽略不计，只要将缓冲区的大小设置为中等即可。用户之间的信道增益差距很大时除外。此外，在NOMA中，每个用户对相同因素（例如到达速率，传输功率和功率分配）的敏感性不同。通过仿真，进一步证明，在实际情况下，由于缓冲区有限而导致的性能损失是可以接受的，有时可以忽略不计，只要将缓冲区的大小设置为中等即可。用户之间的信道增益差距很大时除外。此外，在NOMA中，每个用户对相同因素（例如到达速率，传输功率和功率分配）的敏感性不同。通过仿真，进一步证明，在实际情况下，由于缓冲区有限而导致的性能损失是可以接受的，有时可以忽略不计，只要将缓冲区的大小设置为中等即可。