通信学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (1): 18-26.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2021017

所属专题: 边缘计算

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车载边缘计算中任务卸载和服务缓存的联合智能优化

刘雷1, 陈晨1, 冯杰1, 裴庆祺1, 何辞2, 窦志斌2   

  1. 1 西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西 西安 710071
    2 中国电子科技集团公司第54研究所,河北 石家庄 050081
  • 修回日期:2020-12-03 出版日期:2021-01-25 发布日期:2021-01-01
  • 作者简介:刘雷(1987- ),男,河南南阳人,博士,西安电子科技大学讲师,主要研究方向为车载边缘计算。
    陈晨(1977- ),男,陕西西安人,博士,西安电子科技大学教授、博士生导师,主要研究方向为智能交通。
    冯杰(1987- ),女,陕西咸阳人,博士,西安电子科技大学副教授,主要研究方向为边缘智能。
    裴庆祺(1975- ),男,广西百色人,西安电子科技大学教授、博士生导师,主要研究方向为区块链。
    何辞(1983- ),女,湖北武汉人,中国电子科技集团公司第 54 研究所高级工程师,主要研究方向为空天信息网络。
    窦志斌(1980- ),男,山西阳泉人,中国电子科技集团公司第54研究所高级工程师,主要研究方向为空天信息网络。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划基金资助项目(2020YFB1807500);国家自然科学基金资助项目(62072360);国家自然科学基金资助项目(61571338);国家自然科学基金资助项目(61672131);国家自然科学基金资助项目(62001357);国家自然科学基金资助项目(61901367);陕西省重点研发计划基金资助项目(2019ZDLGY13-07);陕西省重点研发计划基金资助项目(2019ZDLGY13-04);陕西省重点研发计划基金资助项目(2020JQ-844);嵌入式系统与服务计算教育部重点实验室开放基金资助项目(同济大学)(ESSCKF2019-05);西安市科技计划基金资助项目(20RGZN0005);西安市重点实验室建设基金资助项目(201805052-ZD3CG36)

Joint intelligent optimization of task offloading and service caching for vehicular edge computing

Lei LIU1, Chen CHEN1, Jie FENG1, Qingqi PEI1, Ci HE2, Zhibin DOU2   

  1. 1 State Key Laboratory of Integrated Services Networks, Xidian University, Xi’an 710071, China
    2 The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Shijiazhuang 050081, China
  • Revised:2020-12-03 Online:2021-01-25 Published:2021-01-01
  • Supported by:
    The National Key Research and Development Program of China(2020YFB1807500);The National Natural Science Foundation of China(62072360);The National Natural Science Foundation of China(61571338);The National Natural Science Foundation of China(61672131);The National Natural Science Foundation of China(62001357);The National Natural Science Foundation of China(61901367);The Key Laboratory of Embedded System and Service Computing (Tongji University)(ESSCKF2019-05);Ministry of Education, Xi’an Science and Technology Plan(20RGZN0005);The Xi’an Key Laboratory of Mobile Edge Computing and Security(201805052-ZD3CG36)

摘要:

针对车载环境下有限的网络资源和大量用户需求之间的矛盾,提出了智能驱动的车载边缘计算网络架构,以实现网络资源的全面协同和智能管理。基于该架构,设计了任务卸载和服务缓存的联合优化机制,对用户任务卸载以及计算和缓存资源的调度进行了建模。鉴于车载网络的动态、随机和时变的特性,利用异步分布式强化学习算法,给出了最优的卸载决策和资源管理方案。实验结果表明,与其他算法相比,所提算法取得了明显的性能提升。

关键词: 车联网, 边缘计算, 计算卸载, 服务缓存, 智能优化

Abstract:

Given the contradiction between limited network resources and massive user demands in Internet of vehicles, an intelligent vehicular edge computing network architecture was proposed to achieve the comprehensive cooperation and intelligent management of network resources.Based on this architecture, a joint optimization scheme of task offloading and service caching was furtherly devised, which formulated an optimization problem about how to offload tasks and allocate computation and cache resources.In view of the dynamics, randomness and time variation of vehicular networks, an asynchronous distributed reinforcement learning algorithm was employed to obtain the optimal task offloading and resource management policy.Simulation results demonstrate that the proposed algorithm achieves significant performance improvement in comparison with the other schemes.

Key words: Internet of vehicles, edge computing, computation offloading, service caching, intelligent optimization

中图分类号: 

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