多层协作雾计算网络中有延迟约束的最优能效
网络与互联网体系结构
2020-08-25 v3 分布式、并行与集群计算
摘要
我们为多层协作雾计算网络开发了一个联合卸载与资源分配框架，旨在满足多个移动设备服务延迟要求的同时最小化其总能耗。由此产生的优化问题同时涉及二元变量（卸载决策）和实变量（资源分配），使其成为一个 NP 难且计算棘手的问题。为求解该问题，我们首先提出一种以集中式实现的改进分支定界算法（IBBA）。然而，由于协作雾计算网络规模较大，所提 IBBA 的计算复杂度相对较高。为加速最优解搜索并实现其分布式实现，我们利用底层问题的独特结构以及雾节点的并行处理。为此，我们提出一种分布式框架，即可行性寻找 Benders 分解（FFBD），将原问题分解为用于卸载决策的主问题和用于资源分配的子问题。主问题（MP）配备了强大的割平面以利用雾节点资源受限这一事实。用于资源分配的子问题（SP）可利用我们的快速解检测方法获得闭式解。这些（较简单的）子问题随后可在雾节点上并行求解。数值结果表明，FFBD 总能以显著更短的计算时间返回问题的最优解（例如，与集中式 IBBA 方法相比）。带有快速解检测方法的 FFBD（即 FFBD-F）相较于传统 FFBD（即 FFBD-S）和 IBBA，可分别减少多达 60% 和 90% 的计算时间。
引用
@article{arxiv.1906.03567,
title = {Optimal Energy Efficiency with Delay Constraints for Multi-layer Cooperative Fog Computing Networks},
author = {Thai T. Vu and Diep N. Nguyen and Dinh Thai Hoang and Eryk Dutkiewicz and Thuy V. Nguyen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.03567},
year = {2020}
}
备注
Final revision submitted to IEEE Transactions on Communications