A Federated Learning and Deep Q-Network-Based Cooperative Resource Allocation Algorithm for Multi-Level Services in Mobile-Edge Computing Networks

计算机科学 资源配置 移动边缘计算 节点(物理) GSM演进的增强数据速率 计算机网络 资源管理(计算) 分布式计算 边缘计算 服务质量 服务(商务) 算法 人工智能 经济 经济 工程类 结构工程
作者
Jun Zheng,Yirong Pan,Shurui Jiang,Zihan Chen,Feng Yan
出处
期刊:IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:9 (6): 1734-1745 被引量:2
标识
DOI:10.1109/tccn.2023.3310151
摘要

This paper studies the cooperative resource allocation problem for multi-level services in mobile edge Computing (MEC) networks. The problem is formulated as an optimization problem with the objective of maximizing the successful processing ratio of users' service requests while meeting users' service delay requirements. To solve the formulated problem, we propose a federated learning and deep Q-network (DQN) based cooperative resource allocation (FD-CRA) algorithm. The proposed FD-CRA algorithm uses a couple of DQNs at each edge node to perform spectrum resource pre-allocation, and offloading node selection and computing resource pre-allocation, respectively, for each user's service request. Meanwhile, it uses horizontal federated learning as the basic framework to consistently update all DQNs at each edge node. Simulation results show that the FD-CRA algorithm can significantly improve the successful processing ratio of users' service requests while meeting users' delay requirements.

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