In recent years, edge computing technology consists of several Internet of Things (IoT) devices with embedded sensors that have improved significantly for monitoring, detection, and management in an environment where big data is commercialized. The main focus of edge computing is data optimization or task offloading due to data and task-intensive application development. However, existing offloading approaches do not consider correlations and associations between data and tasks involving edge computing. The extent of collaborative offloading segmented without considering the interaction between data and task can lead to data loss and delays when moving from edge to edge. This article proposes a range segmentation of dynamic offloading (RSDO) algorithm that isolates the offload range and collaborative edge node around the edge node function to address the offloading issue.The RSDO algorithm groups highly correlated data and tasks according to the cause of the overload and dynamically distributes offloading ranges according to the state of cooperating nodes. The segmentation improves the overall performance of edge nodes, balances edge computing, and solves data loss and average latency.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.42
no.2
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pp.514-522
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2017
Traffic offloading is a promising solution to solve the explosive growth of mobile traffic. One of offloading schemes, in LIPA/SIPTO(Local IP Access and Selected IP Traffic Offload) offloading, we can offload mobile traffic that can satisfy QoS requirement for application. In addition, it is necessary for traffic offloading using social context due to large traffic from SNS. Thus, we propose the LIPA/SIPTO offloading algorithm using social context. We define the application selection probability using social context, the application popularity. Then, we find the optimal offloading weighting factor to maximize the QoS(Quality of Service) of small cell users in term of effective data rate. Finally, we determine the offloading ratio by this application selection probability and optimal offloading weighting factor. By performance analysis, the effective data rate achievement ratio of the proposed algorithm is similar with the conventional one although the total offloading ratio of the proposed algorithm is about 46 percent of the conventional one.
Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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2015.05a
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pp.33-34
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2015
Continuous improvements of network infrastructures and mobile data offloading strategies are among the solutions of cellular providers to cope with the increase in mobile data demand. These options requires a lot of cost and time to implement. Few researches have been conducted to assess the applicability of Pocket Switched Network (PSN) to support mobile data offloading. In this paper, we present a PSN mobile data-offloading scheme that utilizes mobile users with available connectivity to deliver content-aware data to other mobile users. This paper also aims to evaluate the applicability and feasibility of PSN routing schemes to improve the current strategies in mobile data offloading. The simulation results show admirable results in terms of message delivery and latency.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.5
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pp.1238-1259
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2024
Previous studies on joint optimization of computation offloading and service caching policies in Mobile Edge Computing (MEC) have often neglected the impact of dependency-aware subtasks, edge server resource constraints, and multiple users on policy formulation. To remedy this deficiency, this paper proposes a many-objective joint optimization dependency-aware task offloading and service caching model (MaJDTOSC). MaJDTOSC considers the impact of dependencies between subtasks on the joint optimization problem of task offloading and service caching in multi-user, resource-constrained MEC scenarios, and takes the task completion time, energy consumption, subtask hit rate, load variability, and storage resource utilization as optimization objectives. Meanwhile, in order to better solve MaJDTOSC, a many-objective evolutionary algorithm TSMSNSGAIII based on a three-stage mating selection strategy is proposed. Simulation results show that TSMSNSGAIII exhibits an excellent and stable performance in solving MaJDTOSC with different number of users setting and can converge faster. Therefore, it is believed that TSMSNSGAIII can provide appropriate sub-task offloading and service caching strategies in multi-user and resource-constrained MEC scenarios, which can greatly improve the system offloading efficiency and enhance the user experience.
With the development of mobile edge computing, how to utilize the computing power of edge computing to effectively and efficiently offload data and to compute offloading is of great research value. This paper studies the computation offloading problem of multi-user and multi-server in mobile edge computing. Firstly, in order to minimize system energy consumption, the problem is modeled by considering the joint optimization of the offloading strategy and the wireless and computing resource allocation in a multi-user and multi-server scenario. Additionally, this paper explores the computation offloading scheme to optimize the overall cost. As the centralized optimization method is an NP problem, the game method is used to achieve effective computation offloading in a distributed manner. The decision problem of distributed computation offloading between the mobile equipment is modeled as a multi-user computation offloading game. There is a Nash equilibrium in this game, and it can be achieved by a limited number of iterations. Then, we propose a distributed computation offloading algorithm, which first calculates offloading weights, and then distributedly iterates by the time slot to update the computation offloading decision. Finally, the algorithm is verified by simulation experiments. Simulation results show that our proposed algorithm can achieve the balance by a limited number of iterations. At the same time, the algorithm outperforms several other advanced computation offloading algorithms in terms of the number of users and overall overheads for beneficial decision-making.
Alasmari, Moteb K.;Alwakeel, Sami S.;Alohali, Yousef
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.3
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pp.163-172
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2022
The interconnection of an enormous number of devices into the Internet at a massive scale is a consequence of the Internet of Things (IoT). As a result, tasks offloading from these IoT devices to remote cloud data centers become expensive and inefficient as their number and amount of its emitted data increase exponentially. It is also a challenge to optimize IoT device energy consumption while meeting its application time deadline and data delivery constraints. Consequently, Fog Computing was proposed to support efficient IoT tasks processing as it has a feature of lower service delay, being adjacent to IoT nodes. However, cloud task offloading is still performed frequently as Fog computing has less resources compared to remote cloud. Thus, optimized schemes are required to correctly characterize and distribute IoT devices tasks offloading in a hybrid IoT, Fog, and cloud paradigm. In this paper, we present a detailed survey and classification of of recently published research articles that address the energy efficiency of task offloading schemes in IoT-Fog-Cloud paradigm. Moreover, we also developed a taxonomy for the classification of these schemes and provided a comparative study of different schemes: by identifying achieved advantage and disadvantage of each scheme, as well its related drawbacks and limitations. Moreover, we also state open research issues in the development of energy efficient, scalable, optimized task offloading schemes for Fog computing.
Recently, multi-access edge computing (MEC) has emerged as a promising technology to alleviate the computing burden of vehicular terminals and efficiently facilitate vehicular applications. The vehicle can improve the quality of experience of applications by offloading their tasks to MEC servers. However, channel conditions are time-varying due to channel interference among vehicles, and path loss is time-varying due to the mobility of vehicles. The task arrival of vehicles is also stochastic. Therefore, it is difficult to determine an optimal offloading with resource allocation decision in the dynamic MEC system because offloading is affected by wireless data transmission. In this paper, we study computation offloading with resource allocation in the dynamic MEC system. The objective is to minimize power consumption and maximize throughput while meeting the delay constraints of tasks. Therefore, it allocates resources for local execution and transmission power for offloading. We define the problem as a Markov decision process, and propose an offloading method using deep reinforcement learning named deep deterministic policy gradient. Simulation shows that, compared with existing methods, the proposed method outperforms in terms of throughput and satisfaction of delay constraints.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.12
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pp.3416-3435
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2023
Task offloading in vehicular networks is hot topic in the development of autonomous driving. In these scenarios, due to the role of vehicles and pedestrians, task characteristics are changing constantly. The classical deep learning algorithm always uses a pre-trained neural network to optimize task offloading, which leads to system performance degradation. Therefore, this paper proposes a neural network fine-tuning task offloading algorithm, combining with location prediction for pedestrians and vehicles by the Payne model of fluid dynamics and the car-following model, respectively. After the locations are predicted, characteristics of tasks can be obtained and the neural network will be fine-tuned. Finally, the proposed algorithm continuously predicts task characteristics and fine-tunes a neural network to maintain high system performance and meet low delay requirements. From the simulation results, compared with other algorithms, the proposed algorithm still guarantees a lower task offloading delay, especially when congestion occurs.
In vehicular edge computing (VEC) networks, the rapid expansion of intelligent transportation and the corresponding enormous numbers of tasks bring stringent requirements on timely task offloading. However, many tasks typically appear within a short period rather than arriving simultaneously, which makes it difficult to realize effective and efficient resource scheduling. In addition, some key information about tasks could be learned due to the regular data collection and uploading processes of sensors, which may contribute to developing effective offloading strategies. Thus, in this paper, we propose a model that considers the deterministic demand of multiple tasks. It is possible to generate effective resource reservations or early preparation decisions in offloading strategies if some feature information of the deterministic demand can be obtained in advance. We formulate our scenario as a 0-1 programming problem to minimize the average delay of tasks and transform it into a convex form. Finally, we proposed an efficient optimal offloading algorithm that uses the interior point method. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm has great advantages in optimizing offloading utility.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.6
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pp.2811-2830
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2017
In this paper, we study the problem of mobile data offloading for a network that contains multiple mobile network operators (MNOs), multiple WiFi or femtocell access points (APs) and multiple mobile users (MUs). MNOs offload their subscribed MUs' data traffic by leasing the unused Internet connection bandwidth of third party APs. We propose a combinatorial auction-based two-stage matching mechanism comprised of MU-AP matching and AP-MNO matching. The MU-AP matching is designed to match the MUs to APs in order to maximize the total offloading data traffic and achieve better MU satisfaction. Conversely, for AP-MNO matching, MNOs compete for APs' service using the Nash bargaining solution (NBS) and the Vickrey auction theories and, in turn, APs will receive monetary compensation. We demonstrated that the proposed mechanism converges to a distributed stable matching result. Numerical results demonstrate that the proposed algorithm well capture the tradeoff among the total data traffic, social welfare and the QoS of MUs compared to other schemes. Moreover, the proposed mechanism can considerably offload the total data traffic and improve the network social welfare with less computation complexity and communication overhead.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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