Online Deep Reinforcement Learning for Computation Offloading in Blockchain-Empowered Mobile Edge Computing

强化学习 移动边缘计算 马尔可夫决策过程 计算机科学 杠杆(统计) 计算卸载 深度学习 边缘计算 云计算 分布式计算 GSM演进的增强数据速率 人工智能 机器学习 马尔可夫过程 操作系统 统计 数学
作者
Xiaoyu Qiu,Luobin Liu,Wuhui Chen,Zicong Hong,Zibin Zheng
出处
期刊:IEEE Transactions on Vehicular Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:68 (8): 8050-8062 被引量:260
标识
DOI:10.1109/tvt.2019.2924015
摘要

Offloading computation-intensive tasks (e.g., blockchain consensus processes and data processing tasks) to the edge/cloud is a promising solution for blockchain-empowered mobile edge computing. However, the traditional offloading approaches (e.g., auction-based and game-theory approaches) fail to adjust the policy according to the changing environment and cannot achieve long-term performance. Moreover, the existing deep reinforcement learning-based offloading approaches suffer from the slow convergence caused by high-dimensional action space. In this paper, we propose a new model-free deep reinforcement learning-based online computation offloading approach for blockchain-empowered mobile edge computing in which both mining tasks and data processing tasks are considered. First, we formulate the online offloading problem as a Markov decision process by considering both the blockchain mining tasks and data processing tasks. Then, to maximize long-term offloading performance, we leverage deep reinforcement learning to accommodate highly dynamic environments and address the computational complexity. Furthermore, we introduce an adaptive genetic algorithm into the exploration of deep reinforcement learning to effectively avoid useless exploration and speed up the convergence without reducing performance. Finally, our experimental results demonstrate that our algorithm can converge quickly and outperform three benchmark policies.

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