Dependency-Aware Task Offloading Strategy via Heterogeneous Graph Neural Network and Deep Reinforcement Learning

计算机科学 强化学习 图形 人工智能 人工神经网络 依赖关系(UML) 任务(项目管理) 分布式计算 理论计算机科学 经济 管理
作者
Jinming Wu,Yuan Zou,Xudong Zhang,Jiahui Liu,Wenjing Sun,Guodong Du
出处
期刊:IEEE Internet of Things Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:12 (13): 22915-22933 被引量:11
标识
DOI:10.1109/jiot.2025.3549441
摘要

As the Internet of Things proliferates, cloud-assisted mobile-edge computing (MEC) enables intelligent connected vehicles (ICVs) to offload their computationally intensive tasks to servers within the Internet of Vehicles, thereby reducing delay and energy consumption. However, most existing research on edge computing offloading overlooks the dependency relationships between subtasks. These dependencies significantly increase the complexity of task offloading, making it difficult to devise general solutions for scenarios of varying scales a challenging endeavor. To tackle this challenge, we present a heterogeneous graph attention network (HGAT) augmented deep reinforcement learning dependency-aware task offloading framework, aiming to achieve minimal task completion time and energy consumption. The dynamic system of vehicles and servers is modeled as an undirected graph, with nodes corresponding to servers/vehicles and edges capturing the intensity of task competition. Tasks are modeled as directed acyclic graphs, where nodes denote subtasks and directed edges define their dependencies. An HGAT-based encoder is then introduced to effectively capture the intricate relationships between subtasks and each servercores. Subtask selection and servercores assignment are formulated as a Markov decision process and solved using the proximal policy optimization method. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm outperforms existing ones across various scenarios, showcasing superior adaptability and performance benefits.
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