With the growing demand for latency-critical and computation-intensive Internet of Things (IoT) services, mobile edge computing (MEC) has emerged as a promising technique to reinforce the computation capability of the resource-constrained mobile devices. To exploit the cloud-like functions at the network edge, service caching has been implemented to (partially) reuse the computation tasks, thus effectively reducing the delay incurred by data retransmissions and/or the computation burden due to repeated execution of the same task. In a multiuser cache-assisted MEC system, designs for service caching depend on users' preference for different types of services, which is at times highly correlated to the locations where the requests are made. In this paper, we exploit users' location-dependent service preference profiles to formulate a cache placement optimization problem in a multiuser MEC system. Specifically, we consider multiple representative locations, where users at the same location share the same preference profile for a given set of services. In a frequency-division multiple access (FDMA) setup, we jointly optimize the binary cache placement, edge computation resources and bandwidth allocation to minimize the expected weighted-sum energy of the edge server and the users with respect to the users' preference profile, subject to the bandwidth and the computation limitations, and the latency constraints. To effectively solve the mixed-integer non-convex problem, we propose a deep learning based offline cache placement scheme using a novel stochastic quantization based discrete-action generation method. In special cases, we also attain suboptimal caching decisions with low complexity leveraging the structure of the optimal solution. The simulations verify the performance of the proposed scheme and the effectiveness of service caching in general.


翻译:随着对静态关键和计算密集的静态互联网(IoT)服务的需求不断增长,移动边缘计算(MEC)已成为加强资源限制的移动设备计算能力的一个有希望的技术。为了利用网络边缘的云状功能,已实施了服务缓冲,以(部分)再利用计算任务,从而有效地减少数据再传输和(或)因重复执行同一任务而导致的计算负担。在多用户缓存辅助的复杂访问系统中,服务缓存的设计取决于用户对不同类型服务的偏好,而这种服务有时与提出要求的地点高度相关。在本文件中,我们利用用户依赖地点的服务偏好配置图,以在多用户的MEC系统中形成一个缓存定位优化配置问题。我们考虑多个有代表性的地点,在同一地点的用户对某组服务有相同的偏好配置。在多频谱式多端访问(FDMA)的设置中,我们共同优化预置缓存的缓存位置、边端计算资源和频带宽度分配,以尽量减少预期的超值计算结构结构。我们利用平级服务器和混合计算模型,有效地理解了我们平级服务器和用户的预置的升级选择。

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