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Hierarchical Deep Reinforcement Learning-Based Partial Task Offloading in Device-Edge-Cloud Computing Architecture

delete2026-03-25
delete0
PRE
AI
I
Ihsan Ullah
H
Hyun-Kyo Lim
Y
Yeong-Jun Seok
Y
Youn‐Hee Han
DOI:10.1109/TCE.2025.3611973delete
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摘要

摘要

En 中文
物联网(IIoT)和5G应用的快速增长需要高性能计算、低延迟和能效,这通常超出了本地设备的能力。任务卸载到边缘或云服务器提供了一种有前景的解决方案。然而,由于动态网络条件、异构资源和冲突的性能目标,在设备、边缘和云之间实现最优部分任务分配仍然具有挑战性。本文提出了一种分层深度强化学习(HDRL)框架,用于在设备-边缘-云架构中进行智能、资源感知和延迟约束的部分任务卸载。该问题被表述为一个两级马尔可夫决策过程(MDP)以进行结构化决策。在高层,一个双重深度Q网络(DDQN)代理观察全局网络状态并选择计算层级。在低层,一个近端策略优化(PPO)代理确定最优的任务分割比例,实现子任务分配的精细控制。HDRL框架联合优化能耗、任务接受率和资源利用率,同时确保端到端延迟约束。该系统动态适应不断变化的工作负载和资源可用性。仿真结果表明,HDRL-PTO实现了80%至90%的任务接受率,相比DRL-PTO和DRL-TO降低了能耗,并在网络I和网络II中始终实现了更高的回合奖励。
Keyword:
Edge-cloud computing
partial task offloading
hierarchical deep reinforcement learning
Markov decision process
resource allocation
deep reinforcement learning

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IEEE Transactions on Consumer Electronics
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