With the continuous increment of maritime applications, the development of marine networks for data offloading becomes necessary. However, the limited maritime network resources are very difficult to satisfy real-time demands. Besides, how to effectively handle multiple compute-intensive tasks becomes another intractable issue. Hence, in this paper, we focus on the decision of maritime task offloading by the cooperation of unmanned aerial vehicles (UAVs) and vessels. Specifically, we first propose a cooperative offloading framework, including the demands from marine Internet of Things (MIoTs) devices and resource providers from UAVs and vessels. Due to the limited energy and computation ability of UAVs, it is necessary to help better apply the vessels to computation offloading. Then, we formulate the studied problem into a Markov decision process, aiming to minimize the total execution time and energy cost. Then, we leverage Lyapunov optimization to convert the long-term constraints of the total execution time and energy cost into their short-term constraints, further yielding a set of per-time-slot optimization problems. Furthermore, we propose a Q-learning based approach to solve the short-term problem efficiently. Finally, simulation results are conducted to verify the correctness and effectiveness of the proposed algorithm.


翻译:随着海洋应用的不断增加,有必要发展海洋数据卸载网络,然而,有限的海洋网络资源非常难以满足实时需求;此外,如何有效处理多重计算密集型任务成为另一个棘手问题;因此,在本文件中,我们的重点是通过无人驾驶飞行器和船只合作决定海上任务卸载;具体地说,我们首先提议一个合作卸载框架,包括来自无人驾驶航空器和船只的海洋物品互联网(MIOTs)装置和资源提供者的需求;由于无人驾驶航空器的能量和计算能力有限,有必要帮助更好地应用船只来计算卸载;然后,我们把研究过的问题纳入马尔科夫的决策进程,以尽量减少总执行时间和能源成本;然后,我们利用Lyapunov优化,将总执行时间和能源成本的长期限制转化为短期限制,进一步产生一套按时间计的优化问题;此外,我们提议采用基于Q学习的办法,以高效地解决拟议的短期算法。

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