Maximización de eficiencia de cálculo basada en energía residual en sistemas densos de computación en el borde
Autores: Wu, Shie; Li, Xiaolin; Dong, Ningfei; Liu, Xia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Maximización de eficiencia de cálculo basada en energía residual en sistemas densos de computación en el borde
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Desarrollo
Tecnologías
Computación en el borde
Optimización
Red de comunicación
Equipos de usuario
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Con el rápido desarrollo de 5G, inteligencia artificial, el internet de las cosas (IoT) y otras tecnologías, el número de dispositivos terminales inteligentes está creciendo explosivamente, lo que trae enormes desafíos a la red de comunicación existente y al modo de servicio de computación en la nube. El sistema denso de computación en el borde (DECS), que combina la computación en el borde móvil (MEC) con una red ultra densa (UDN), tiene el potencial de mejorar significativamente la baja latencia de las comunicaciones y mejorar la calidad de experiencia (QoE) de los equipos de usuario (UEs). En este documento, para lograr una MEC eficiente en energía, la eficiencia de computación (CE) se maximiza mediante la optimización conjunta de la descarga de computación, la asignación de subcanales y la asignación de energía, lo que da como resultado un problema no convexo desafiante. Especialmente, debido a la heterogeneidad de las capacidades de batería de los UEs y la energía residual, la energía residual de los UEs debe tenerse en cuenta para lograr una mejor QoE. Por lo tanto, desarrollamos un esquema de optimización de eficiencia de computación basado en la energía residual (RECE) para maximizar CE, donde el problema de optimización se divide en tres subproblemas. En primer lugar, el subproblema de descarga de computación se aborda mediante una estrategia de emparejamiento de muchos a uno. En segundo lugar, el subproblema de asignación de subcanales se resuelve mediante la adopción del algoritmo de coloración de grafos. Finalmente, el subproblema de asignación de energía se resuelve mediante el método de procedimiento cóncavo-convexo (CCCP). Los resultados numéricos ilustran que la CE de los UEs puede optimizarse en función de su energía residual en el esquema RECE propuesto. Además, en comparación con un esquema que no considera la energía residual de los UEs, la CE del sistema puede mejorarse considerablemente, y el consumo de energía de los UEs puede reducirse significativamente en el esquema RECE.
Descripción
Con el rápido desarrollo de 5G, inteligencia artificial, el internet de las cosas (IoT) y otras tecnologías, el número de dispositivos terminales inteligentes está creciendo explosivamente, lo que trae enormes desafíos a la red de comunicación existente y al modo de servicio de computación en la nube. El sistema denso de computación en el borde (DECS), que combina la computación en el borde móvil (MEC) con una red ultra densa (UDN), tiene el potencial de mejorar significativamente la baja latencia de las comunicaciones y mejorar la calidad de experiencia (QoE) de los equipos de usuario (UEs). En este documento, para lograr una MEC eficiente en energía, la eficiencia de computación (CE) se maximiza mediante la optimización conjunta de la descarga de computación, la asignación de subcanales y la asignación de energía, lo que da como resultado un problema no convexo desafiante. Especialmente, debido a la heterogeneidad de las capacidades de batería de los UEs y la energía residual, la energía residual de los UEs debe tenerse en cuenta para lograr una mejor QoE. Por lo tanto, desarrollamos un esquema de optimización de eficiencia de computación basado en la energía residual (RECE) para maximizar CE, donde el problema de optimización se divide en tres subproblemas. En primer lugar, el subproblema de descarga de computación se aborda mediante una estrategia de emparejamiento de muchos a uno. En segundo lugar, el subproblema de asignación de subcanales se resuelve mediante la adopción del algoritmo de coloración de grafos. Finalmente, el subproblema de asignación de energía se resuelve mediante el método de procedimiento cóncavo-convexo (CCCP). Los resultados numéricos ilustran que la CE de los UEs puede optimizarse en función de su energía residual en el esquema RECE propuesto. Además, en comparación con un esquema que no considera la energía residual de los UEs, la CE del sistema puede mejorarse considerablemente, y el consumo de energía de los UEs puede reducirse significativamente en el esquema RECE.