By executing offloaded tasks from mobile users, edge computing augments mobile user equipments (UEs) with computing/communications resources from edge nodes (ENs), enabling new services (e.g., real-time gaming). However, despite being more resourceful than UEs, allocating ENs' resources to a given favorable set of users (e.g., closer to ENs) may block other UEs from their services. This is often the case for most existing approaches that only aim to maximize the network social welfare or minimize the total energy consumption but do not consider the computing/battery status of each UE. This work develops an energy-based proportional-fair framework to serve all users with multiple tasks while considering both their service requirements and energy/battery levels in a multi-layer edge network. The resulting problem for offloading tasks and allocating resources toward the tasks is a Mixed-Integer Nonlinear Programming, which is NP-hard. To tackle it, we leverage the fact that the relaxed problem is convex and propose a distributed algorithm, namely the dynamic branch-and-bound Benders decomposition (DBBD). DBBD decomposes the original problem into a master problem (MP) for the offloading decisions and multiple subproblems (SPs) for resource allocation. To quickly eliminate inefficient offloading solutions, MP is integrated with powerful Benders cuts exploiting the ENs' resource constraints. We then develop a dynamic branch-and-bound algorithm (DBB) to efficiently solve MP considering the load balance among ENs. SPs can either be solved for their closed-form solutions or be solved in parallel at ENs, thus reducing the complexity. The numerical results show that DBBD returns the optimal solution in maximizing the proportional fairness among UEs. DBBD has higher fairness indexes, i.e., Jain's index and min-max ratio, in comparison with the existing ones that minimize the total consumed energy.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
23+阅读 · 2018年8月3日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员