Optimización Conjunta del Tiempo de Finalización de Tareas y el Consumo de Energía en la Computación en el Borde Móvil Habilitada por UAV
Autores: Zhang, Hanwen; Chen, Tao; Ren, Bangbang; Li, Ruozhe; Yuan, Hao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización Conjunta del Tiempo de Finalización de Tareas y el Consumo de Energía en la Computación en el Borde Móvil Habilitada por UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Computación en el borde móvil
Tareas en tiempo real
Política de descarga de computación
Consumo de energía
Algoritmo de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) tienen un gran potencial para la Computación en el Borde Móvil (MEC) debido a su movilidad flexible, rápida implementación y características de bajo costo. Sin embargo, la MEC habilitada por VANT aún enfrenta desafíos en términos de la llegada en tiempo real de tareas computacionales, reserva de energía y la eficiencia de respuesta real del sistema. En este estudio, nos enfocamos en un escenario de MEC habilitado por VANT, donde múltiples VANT funcionan como servidores de borde en el aire, ofreciendo servicios de computación a múltiples dispositivos de usuario (UD) basados en tierra. Nuestro objetivo es minimizar el costo del sistema MEC optimizando la política de descarga de computación. Específicamente, tomamos en cuenta la latencia de las tareas para asegurar la puntualidad de las tareas en tiempo real. Se emplea el método de optimización de Lyapunov para mantener una cola uniforme y estable para el consumo de energía. Además, nos basamos en el concepto de tiempo máximo de finalización en la programación de planta para optimizar la latencia de respuesta real. Con este fin, proponemos un algoritmo de optimización conjunta. Primero, el problema de optimización conjunta se transforma en un problema de optimización en tiempo real por intervalo (PROP) utilizando el marco de optimización de Lyapunov. Luego, se propone un método de aprendizaje por refuerzo, LyraRD, para resolver el PROP. Los resultados experimentales verifican que el enfoque propuesto supera los puntos de referencia en términos de rendimiento del sistema.
Descripción
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) tienen un gran potencial para la Computación en el Borde Móvil (MEC) debido a su movilidad flexible, rápida implementación y características de bajo costo. Sin embargo, la MEC habilitada por VANT aún enfrenta desafíos en términos de la llegada en tiempo real de tareas computacionales, reserva de energía y la eficiencia de respuesta real del sistema. En este estudio, nos enfocamos en un escenario de MEC habilitado por VANT, donde múltiples VANT funcionan como servidores de borde en el aire, ofreciendo servicios de computación a múltiples dispositivos de usuario (UD) basados en tierra. Nuestro objetivo es minimizar el costo del sistema MEC optimizando la política de descarga de computación. Específicamente, tomamos en cuenta la latencia de las tareas para asegurar la puntualidad de las tareas en tiempo real. Se emplea el método de optimización de Lyapunov para mantener una cola uniforme y estable para el consumo de energía. Además, nos basamos en el concepto de tiempo máximo de finalización en la programación de planta para optimizar la latencia de respuesta real. Con este fin, proponemos un algoritmo de optimización conjunta. Primero, el problema de optimización conjunta se transforma en un problema de optimización en tiempo real por intervalo (PROP) utilizando el marco de optimización de Lyapunov. Luego, se propone un método de aprendizaje por refuerzo, LyraRD, para resolver el PROP. Los resultados experimentales verifican que el enfoque propuesto supera los puntos de referencia en términos de rendimiento del sistema.