Fog computing is an emerging distributed computing model for the Internet of Things (IoT). It extends computing and caching functions to the edge of wireless networks. Uncrewed Aerial Vehicles (UAVs) provide adequate support for fog computing. UAVs can not only act as a relay between mobile users and physically remote edge devices to avoid costly long-range wireless communications but also are equipped with computing facilities that can take over specific tasks. In this paper, we aim to optimize the energy efficiency of a fog computing system assisted by a single UAV by planning the trajectories of the UAV and assigning computing tasks to different devices, including the UAV itself. We propose two algorithms based on the classical Ant Colony and Particle Swarm Optimization techniques and solve the problem by continuous convex approximation. Unlike most existing studies where the trajectories are assumed to be straight lines, we account for the effect of obstacles, such as buildings, and deliberately avoid them during the trajectory planning phase. Through extensive simulation experiments, we demonstrate that our proposed approach can achieve significantly better energy efficiency than existing benchmark algorithms.


翻译:雾计算是物联网(IoT)的新兴分布式计算模型。它将计算和缓存功能扩展到无线网络的边缘。未封闭的航空飞行器(UAVs)为雾计算提供了充分的支持。无人驾驶飞行器不仅可以作为移动用户和物理边缘装置之间的中继器,以避免昂贵的远程无线通信,而且还配备了能够接管具体任务的计算设备。在本文中,我们的目标是优化由单一无人驾驶飞行器协助的雾计算系统的能源效率,规划无人驾驶飞行器的轨迹,并将计算任务分配给不同装置,包括无人驾驶飞行器本身。我们提出两种基于古典Ant殖民地和粒子Swarm Obtimization技术的算法,并通过连续的convex近似来解决问题。与大多数现有研究不同,在多数现有研究中,轨迹被假定为直线,我们考虑到建筑等障碍的影响,并在轨迹规划阶段有意避免这些障碍。我们通过广泛的模拟实验,证明我们提出的办法可以比现有的基准算法大大提高能源效率。

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