For the mobile edge computing (MEC) system supporting dense network, a joint allocation algorithm of computing and communication resources based on reinforcement learning is proposed. The energy consumption of task execution is defined as the maximum energy consumption of each user's task execution in the system. Considering the constraints of task unloading, power allocation, transmission rate and calculation resource allocation, the problem of joint task unloading and resource allocation is modeled as a problem of maximum task execution energy consumption minimization. As a mixed integer nonlinear programming problem, it is difficult to be directly solve by traditional optimization methods. This paper uses reinforcement learning algorithm to solve this problem. Then, the Markov decision-making process and the theoretical basis of reinforcement learning are introduced to provide a theoretical basis for the algorithm simulation experiment. Based on the algorithm of reinforcement learning and joint allocation of communication resources, the joint optimization of data task unloading and power control strategy is carried out for each terminal device, and the local computing model and task unloading model are built. The simulation results show that the total task computation cost of the proposed algorithm is 5%-10% less than that of the two comparison algorithms under the same task input. At the same time, the total task computation cost of the proposed algorithm is more than 5% less than that of the two new comparison algorithms.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.6
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pp.2282-2303
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2021
To solve the problems of heavy computing load and system transmission pressure in energy internet (EI), we establish a three-tier cloud-edge integrated EI network based on a cloud-edge collaborative computing to achieve the tradeoff between energy consumption and the system delay. A joint optimization problem for resource allocation and task offloading in the threetier cloud-edge integrated EI network is formulated to minimize the total system cost under the constraints of the task scheduling binary variables of each sensor node, the maximum uplink transmit power of each sensor node, the limited computation capability of the sensor node and the maximum computation resource of each edge server, which is a Mixed Integer Non-linear Programming (MINLP) problem. To solve the problem, we propose a joint task offloading and resource allocation algorithm (JTOARA), which is decomposed into three subproblems including the uplink transmission power allocation sub-problem, the computation resource allocation sub-problem, and the offloading scheme selection subproblem. Then, the power allocation of each sensor node is achieved by bisection search algorithm, which has a fast convergence. While the computation resource allocation is derived by line optimization method and convex optimization theory. Finally, to achieve the optimal task offloading, we propose a cloud-edge collaborative computation offloading schemes based on game theory and prove the existence of Nash Equilibrium. The simulation results demonstrate that our proposed algorithm can improve output performance as comparing with the conventional algorithms, and its performance is close to the that of the enumerative algorithm.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.4
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pp.1258-1275
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2023
Cloud computing is a new technology that has adapted to the traditional way of service providing. Service providers are responsible for managing the allocation of resources. Selecting suitable containers and bandwidth for job scheduling has been a challenging task for the service providers. There are several existing systems that have introduced many algorithms for resource allocation. To overcome these challenges, the proposed system introduces an Optimized Task Scheduling Algorithm with Deep Learning (OTS-DL). When a job is assigned to a Cloud Service Provider (CSP), the containers are allocated automatically. The article segregates the containers as' Long-Term Container (LTC)' and 'Short-Term Container (STC)' for resource allocation. The system leverages an 'Optimized Task Scheduling Algorithm' to maximize the resource utilisation that initially inquires for micro-task and macro-task dependencies. The bottleneck task is chosen and acted upon accordingly. Further, the system initializes a 'Deep Learning' (DL) for implementing all the progressive steps of job scheduling in the cloud. Further, to overcome container attacks and errors, the system formulates a Container Convergence (Fault Tolerance) theory with high-level security. The results demonstrate that the used optimization algorithm is more effective for implementing a complete resource allocation and solving the large-scale optimization problem of resource allocation and security issues.
The performance of DHCS depends on the algorithm which schedules input DAG. However, as the task scheduling problem in DHCS is an NP-complete problem, heuristic approach has to be made. Task scheduling algorithm consists of task prioritizing phase and processor allocation phase, and most of studies are considering both phases together. In this paper, we focus on task prioritizing phase and propose a WPD algorithm which is optimized for task duplication based processor allocation method. For an evaluation of the proposed WPD algorithm, we combined WPD algorithm with processor allocation phase of HMPID, HCPFD, HCT algorithms, which are using task duplication based processor allocation method. The results show that WPD algorithm makes a better use of task duplication than conventional task prioritizing methods and provides 9.58% better performance than HCPFD algorithm, 1.31% than HCT algorithm.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.12
no.4
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pp.102-108
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2020
One of the key features of a mobile crowd-sensing (MCS) system is task allocation, which aims to recruit workers efficiently to carry out the tasks. Due to various constraints of the tasks (such as specific sensor requirement and a probabilistic guarantee of task completion) and workers heterogeneity, the task allocation become challenging. This assignment problem becomes more intractable because of the deadline of the tasks and a lot of possible task completion order or moving path of workers since a worker may perform multiple tasks and need to physically visit the tasks venues to complete the tasks. Therefore, in this paper, a hybrid search algorithm for task allocation called HST is proposed to address the problem, which employ a traveling salesman problem heuristic to find the task completion order. HST is developed based on the tabu search algorithm and exploits the premature convergence avoiding concepts from the genetic algorithm and simulated annealing. The experimental results verify that our proposed scheme outperforms the existing methods while satisfying given constraints.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.6
no.4
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pp.890-900
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1999
In homogeneous multiprocessor systems, the task allocation algorithm which equally assigns tasks to processors if possible is generally used. But this algorithm is not suitable to accomplish to accomplish effective task allocation in heterogeneous multiprocessor systems. JSQ (Join the Shortest Queue) algorithm is often used in heterogeneous multiprocessor systems. Unfortunately, JSQ algorithm is not efficient when the differences of capabilities of processors are far large. To solve this problem, we suggest a heuristic task allocation algorithm that makes use of dynamic information such as task arrival time, task service time, and number of finished tasks. The results of simulation show that the proposed heuristic allocation algorithm improves the system performance.
In the complex real-time multi-agent system such as game environment, dynamic task allocations are repeatedly performed to achieve a goal in terms of system efficiency. In this research, we present a task allocation scheme suitable for the real-time multi-agent environment. The scheme is to optimize the task allocation by complementing existing coordination agent with $A^*$ algorithm. The coordination agent creates a status graph that consists of nodes which represent the combinations of tasks and agents, and refines the graph to remove nodes of non-execution tasks and agents. The coordination agent performs the selective utilization of the $A^*$ algorithm method and the greedy method for real-time re-allocation. Then it finds some paths of the minimum cost as optimized results by using $A^*$ algorithm. Our experiments show that the coordination agent with $A^*$ algorithm improves a task allocation efficiency about 25% highly than the coordination agent only with greedy algorithm.
For Multi-UAV systems, a task allocation could be a key factor to determine the capability to perform a task. In this paper, we proposed a task allocation method based on genetic algorithm for minimizing makespan and satisfying various constraints. To obtain the optimal solution of the task allocation problem, a huge calculation effort is necessary. Therefore, a genetic algorithm-based method could be an alternative to get the answer. Many types of UAVs, tasks, and constraints in real worlds are introduced and considered when tasks are assigned. The proposed method can build the task sequence of each UAV and calculate waiting time before beginning tasks related to constraints. After initial task allocation with a genetic algorithm, waiting time is added to satisfy constraints. Multiple numerical simulation results validated the performance of this mission planning method with minimized makespan.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics B
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v.30B
no.4
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pp.27-36
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1993
This paper proposes a shortest path allocation algorithm over the processors on the hypercube system based on the message passing techniques with the optimized module allocation. On multiprocessor systems, how to divide one task into multiple tasks efficiently is an important issue due to the hardness of the life cycle estimation of each process. To solve the life cycle discrepancies, the appropriate task assignment to each processor and the flexible communications among the processors are indispensible. With the concurrent program execution on hypercube systems, each process communicaties to others with the method of message passing. And, each processor has its own memory. The proposed algorithm generates a callable tree out of the module, assigns the weight factors, constructs the allocation graph, finds the shortest path allocation tree, and maps them with hypercube.
Kim, Min-Geol;Shin, Suk-Hoon;Lee, Eun-Bog;Chi, Sung-Do
Journal of the Korea Society for Simulation
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v.23
no.4
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pp.197-202
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2014
In order to operate multiple UAVs for multiple tasks efficiently, we need a task allocation algorithm with minimum cost, i.e.,total moving distance required to accomplish the whole mission. In this paper, we have proposed the MCBAA (Modified Consensus Based Auction Algorithm) which can be suitably applied to the operation of multiple UAVs. The key idea of proposed algorithm is to minimize sum of distance from current location of agents to location of tasks based on the conventional CBAA. Several simulation test performed on three UAV agents with multiple tasks demonstrates the overall efficiency both in time and total distance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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