Energy Efficient Computation Offloading in Aerial Edge Networks With Multi-Agent Cooperation

计算机科学 计算卸载 计算 计算机网络 移动边缘计算 GSM演进的增强数据速率 无线传感器网络 分布式计算 边缘计算 服务器 电信 算法
作者
Wenshuai Liu,Bin Li,Xie Wan-cheng,Yueyue Dai,Zesong Fei
出处
期刊:IEEE Transactions on Wireless Communications [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:22 (9): 5725-5739 被引量:65
标识
DOI:10.1109/twc.2023.3235997
摘要

With the high flexibility of supporting resource-intensive and time-sensitive applications, unmanned aerial vehicle (UAV)-assisted mobile edge computing (MEC) is proposed as an innovational paradigm to support the mobile users (MUs). As a promising technology, digital twin (DT) is capable of timely mapping the physical entities to virtual models, and reflecting the MEC network state in real-time. In this paper, we first propose an MEC network with multiple movable UAVs and one DT-empowered ground base station to enhance the MEC service for MUs. Considering the limited energy resource of both MUs and UAVs, we formulate an online problem of resource scheduling to minimize the weighted energy consumption of them. To tackle the difficulty of the combinational problem, we formulate it as a Markov decision process (MDP) with multiple types of agents. Since the proposed MDP has huge state space and action space, we propose a deep reinforcement learning approach based on multi-agent proximal policy optimization (MAPPO) with Beta distribution and attention mechanism to pursue the optimal computation offloading policy. Numerical results show that our proposed scheme is able to efficiently reduce the energy consumption and outperforms the benchmarks in performance, convergence speed and utilization of resources.
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