移动边缘计算中基于Lyapunov的任务卸载与资源分配算法

移动边缘计算(MEC)通过将计算和存储资源部署在无线网络边缘,使得用户终端可将计算任务卸载到边缘服务器进行处理,从而缓解终端设备资源受限与高性能任务处理需求之间的冲突.但随着任务卸载规模的不断增加,执行任务所产生的功耗急剧上升,严重影响了MEC系统的收益.建立任务队列动态调度模型,以队列上溢概率为约束构建最大化系统平均...     

移动边缘计算中的卸载决策与资源分配策略

为在移动边缘计算服务器计算资源有限的情况下最小化系统总成本,提出一种多用户卸载决策与资源分配策略.优化任务执行位置选择和计算资源分配过程,对基于精英选择策略的遗传算法在编码、交叉、变异等操作方面进行改进,设计联合卸载决策与资源分配的improve-eGA算法.实验结果表明,与All_local、All_offload、...     

基于深度强化学习的多用户边缘计算任务卸载调度与资源分配算法

移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)把计算和存储等资源部署在网络边缘以满足某些对延迟要求苛刻的应用.用户设备可以通过无线网络将计算任务整体或者部分卸载到边缘服务器执行从而降低延迟和本地耗能,进而获得良好的用户体验.现有传统优化算法在MEC卸载决策和资源分配方面是可行的,但传统优化算法并不很...     

减少核心网拥塞的边缘计算资源分配和卸载决策

随着移动互联网和物联网的发展,越来越多的智能终端设备投入到实际使用当中,大量计算密集型和时间敏感型应用被广泛应用,如AR/VR、智能家居、车联网等.因此,网络中的数据流量激增,使得核心网络面临的压力逐渐增大,对网络时延的控制也越来越难,此时云边协同的计算范式作为一种解决方案被提出.针对云边之间的核心网流量控制问题,文中...     

边缘计算中任务卸载研究综述

近年来,随着移动智能设备的普及以及5G等无线通信技术的发展,边缘计算作为一种新兴的计算模式被提出,作为传统的云计算模式的扩展与补充.边缘计算的基本思想是将移动设备上产生的计算任务从卸载到云端转变为卸载到网络边缘端,从而满足实时在线游戏、增强现实等计算密集型应用对低延迟的要求.边缘计算中的计算任务卸载是一个关键的研究问题...     

改进GA的边缘计算任务卸载与资源分配策略

针对现有边缘计算计算卸载算法存在的延迟较大且负载不均衡的问题,提出一种移动边缘计算中基于改进遗传算法的计算卸载与资源分配算法.基于提出的移动边缘计算网络构建系统模型,其中包括能耗、平均服务延迟、执行时间以及负载均衡模型.以能耗、延迟、负载均衡最小化为优化目标,利用改进的遗传算法进行求解,其中采用染色体一维表现形式、交叉和变异算子提高算法的性能.利用iFogSim和Google集群对所提算法进行模拟仿真实验,结果表明,算法种群数量和最大迭代次数的合理值分别是60和25,所提算法得到的计算卸载和资源分配策略在能耗、负载均衡、延迟和网络使用率方面的表现均优于其它算法.     

车辆边缘计算环境下任务卸载研究综述

计算密集和延迟敏感型车辆应用的出现对车辆设备有限的计算能力提出了严峻的挑战,将任务卸载到传统的云平台会有较大的传输延迟,而移动边缘计算专注于将计算资源转移到网络的边缘,为移动设备提供高性能、低延迟的服务,因此可作为处理计算密集和延迟敏感的任务的一种有效方法.同时,鉴于城市地区拥有大量智能网联车辆,将闲置的车辆计算资源充分利用起来可以提供巨大的资源和价值,因此在车联网场景下,结合移动边缘计算产生了新的计算模式——车辆边缘计算.近年来,智能网联车辆数量的增长和新兴车辆应用的出现促进了对车辆边缘计算环境下任务卸载的研究,本文对现有车辆边缘计算环境下任务卸载研究进展进行综述,首先,从计算模型、任务模型和通信模型三个方面对系统模型进行梳理、比较和分析.然后介绍了最小化卸载延迟、最小化能量消耗和应用结果质量三种常见的优化目标,并按照集中式和分布式两种不同的决策方式对现有的研究进行了详细的归类和比较.此外,本文还介绍了几种常用的实验工具,包括SUMO、Veins和VeinsLTE.最后,本文围绕卸载决策算法复杂度、安全与隐私保护和车辆移动性等方面对车辆边缘计算任务卸载目前面临的挑战进行了总结,并展望了车辆边缘计算环境下任务卸载未来的发展方向与前景.     

基于双重拍卖的移动边缘计算任务卸载和资源分配策略

在移动边缘计算(mobile edge computing, MEC)系统中,用户的卸载策略会影响能耗和计算成本,进而影响用户效益.然而,目前多数研究未考虑边缘服务器随机分布场景中用户的卸载策略和资源请求策略对效益的影响.针对该问题,提出了一种基于改进双重拍卖算法的计算卸载和资源分配策略.首先,该策略将用户与边缘服务器之间的交互过程建模为Stackelberg博弈,并且证明了在该博弈内存在唯一纳什均衡点;其次,计算出用户对于不同服务器的卸载意愿以及计算资源请求量,并将用户与最优服务器进行拍卖;最后,采用遍历法交换上一轮拍卖中部分交易中的用户与服务器,以实现系统整体效益最优.仿真实验结果表明,与其他基准算法相比,所提算法在服务器随机分布场景下提高了33.4%的系统用户总效益,有效降低系统损失.     

基于SAC的多服务移动边缘计算中任务卸载和资源配置算法

多服务移动边缘计算网络环境中的不同服务的缓存要求、受欢迎程度、计算要求以及从用户传输到边缘服务器的数据量是随时间变化的。如何在资源有限的边缘服务器中调整总服务类型的缓存子集,并确定任务卸载目的地和资源分配决策,以获得最佳的系统整体性能是一个具有挑战性的问题。为了解决这一难题,首先将优化问题转换为马尔可夫决策过程,然后提出了一种基于软演员—评论家（soft actor-critic,SAC）的深度强化学习算法来同时确定服务缓存和任务卸载的离散决策以及上下带宽和计算资源的连续分配决策。算法采用了将多个连续动作输出转换为离散的动作选择的有效技巧,以应对连续—离散混合行动空间所带来的关键设计挑战,提高算法决策的准确性。此外,算法集成了一个高效的奖励函数,增加辅助奖励项来提高资源利用率。广泛的数值结果表明,与其他基线算法相比,提出的算法在有地减少任务的长期平均完成延迟的同时也具有良好的稳定性。     

A mechanism for network resource allocation and task offloading in mobile edge computing and network engineering

At present, most of the resource allocation methods in mobile edge computing allocate computing resources according to the time order in which task requests are calculated and unloaded, without considering the priority of tasks in practical applications. According to the computing requirements in such cases, a priority task-oriented resource allocation method is proposed. According to the average processing time of the task execution, the corresponding priority for task is given. The tasks with different priorities are weighted to allocate computing resources, which not only ensures that the high-priority tasks obtain sufficient computing resources, but also reduces the total time and energy consumption to complete the calculation of all tasks, thus improving the quality of service. The experimental results show that the proposed method can achieve better performance.     

基于边缘计算的新型任务卸载与资源分配策略

针对移动边缘计算（MEC）中密集型任务卸载时，系统开销较大和延时抖动明显的问题，提出一种新型资源分配策略。首先在系统时延约束下，分析了系统任务执行开销与终端设备的资源分配机制；其次建立了基于计算卸载和任务分配的联合凸优化目标；最后采用拉格朗日乘子法进行迭代更新得到最优解。仿真结果表明，所提任务卸载与资源分配方案在保证用户服务质量的同时降低了任务执行开销，并有效提升了MEC系统性能。     

移动边缘计算中隐私感知的在线任务卸载机制

移动边缘计算是一种新型的计算范式,它将云计算能力从集中式云分布到网络边缘,可有效解决云计算实时性低及移动终端计算能力不足等问题。但由于用户移动的不确定性以及边缘服务器的覆盖范围的有限性,使得实现高效率的任务卸载面临挑战,并且现有可用性优先的任务卸载算法容易造成用户轨迹隐私泄露。针对上述问题,本文考虑了迁移成本、轨迹隐私与可用性三者之间的矛盾关系,基于信息论提出一种高可用性的在线隐私感知任务卸载机制。首先,基于真实轨迹与发布轨迹之间的互信息量化轨迹隐私泄露程度,并将该任务卸载问题转换为多目标优化问题;然后,进一步提出一种基于马尔可夫链的任务卸载方案来求解该优化问题;最后,在多约束场景下设计了面向设备端的轻量级在线任务卸载算法,解决了在迁移成本约束下轨迹隐私与感知时延的加权平衡问题,以及迁移成本与感知时延双重约束下的轨迹隐私泄露最小化问题。实验结果表明,本文提出的隐私感知任务卸载方案在不同约束场景下的安全性均优于其他方案,能以较低的感知时延实现轨迹隐私保护,适用于资源受限的移动设备进行快速决策与卸载。     

MEC联合资源分配与计算卸载的效益

针对资源受限的移动边缘计算(MEC)卸载问题,提出一种基于遗传算法优化的卸载决策与计算资源分配方法(GAO).建立联合时延、能耗以及卸载费用的系统卸载效益模型,提出最小资源分配阈值;引入改进的遗传算法求解效益最大化问题,针对该问题提出一种两段式的染色体结构和遗传算子.进行仿真实验,对比分析随机卸载决策与平均计算资源分配...     

移动边缘计算中基于中继辅助计算方法综述*

为了满足下一代网络在覆盖范围、部署成本以及容量方面的挑战,移动边缘计算（MEC）通常需要借助中继节点的辅助来完成计算密集型和延迟敏感型的任务。首先介绍了基于中继辅助MEC系统的基本架构,之后从任务卸载、资源分配和中继节点选择三方面对基于中继辅助MEC系统最新的研究方法进行归纳总结。更进一步,针对现有方法可能存在的问题与挑战进行了讨论与分析,并提出一些可行的解决方案为后续研究发展提供参考。     

移动边缘计算中资源受限的串行任务卸载策略

边缘计算通过在靠近用户的网络边缘侧部署计算和存储资源,使用户可将高延迟、高耗能应用程序卸载到网络边缘侧执行,从而降低应用延迟和本地能耗. 已有的卸载研究通常假设卸载的任务之间相互独立,且边缘服务器缓存有执行任务所需的所有服务. 然而,在真实场景中,任务之间往往存在依赖关系,且边缘服务器因其有限的存储资源只能缓存有限的服务. 为此,提出一种在边缘服务器计算资源和服务缓存有限的约束下,权衡时延和能耗（即成本）的依赖性任务卸载方法. 首先,松弛研究问题中的约束将其转换为凸优化问题;采用凸优化工具求最优解,并用解计算卸载任务的优先级. 然后,按照优先级将任务卸载到成本最小的边缘服务器,若多个依赖任务卸载到不同的边缘服务器,为了使总成本最小,则采用改进粒子群算法求解边缘服务器的最佳传输功率. 最后,为了验证所提方法的有效性,基于真实数据集进行了充分的实验. 实验结果表明,所提方法与其他方法相比能够降低总成本8%~23%.

     

基于深度强化学习的车辆边缘计算任务卸载方法

车辆边缘计算允许车辆将计算任务卸载到边缘服务器,从而满足车辆爆炸式增长的计算资源需求。但是如何进行卸载决策与计算资源分配仍然是亟待解决的关键问题。并且,运动车辆在连续时间内进行任务卸载很少被提及,尤其对车辆任务到达随机性考虑不足。针对上述问题,建立动态车辆边缘计算模型,描述为7状态2动作空间的Markov决策过程,并建立一个分布式深度强化学习模型来解决问题。另外,针对离散—连续混合决策问题导致的效果欠佳,将输入层与一阶决策网络嵌套,提出一种分阶决策的深度强化学习算法。仿真结果表明,所提算法相较于对比算法,在能耗上保持了较低水平,并且在任务完成率、时延和奖励方面都具备明显优势,这为车辆边缘计算中的卸载决策与计算资源分配问题提供了一种有效的解决方案。     

基于异步奖励深度确定性策略梯度的边缘计算多任务资源联合优化

移动边缘计算（MEC）系统中,因本地计算能力和电池能量不足,终端设备可以决定是否将延迟敏感性任务卸载到边缘节点中执行。针对卸载过程中用户任务随机产生且系统资源动态变化问题,提出了一种基于异步奖励的深度确定性策略梯度（asynchronous reward deep deterministic policy gradient,ARDDPG）算法。不同于传统独立任务资源分配采用顺序等待执行的策略,该算法在任务产生的时隙即可执行资源分配,不必等待上一个任务执行完毕,以异步模式获取任务计算奖励。ARDDPG算法在时延约束下联合优化了任务卸载决策、动态带宽分配和计算资源分配,并通过深度确定性策略梯度训练神经网络来探索最佳优化性能。仿真结果表明,与随机策略、基线策略和DQN算法相比,ARDDPG算法在不同时延约束和任务生成率下有效降低了任务丢弃率和系统的时延和能耗。