Optimizing Task Offloading in Dynamic Satellite–Terrestrial Integrated Computing Power Networks: A Time–Space-Aware DRL Approach

计算机科学 马尔可夫决策过程 强化学习 分布式计算 服务质量 任务(项目管理) 资源管理(计算) 马尔可夫过程 过程(计算) 马尔可夫链 资源配置 动态网络分析 动态需求 方案(数学) 资源(消歧) 网络拓扑 网络动力学 动态规划 概率逻辑 部分可观测马尔可夫决策过程 任务分析 计算机网络 实时计算 最优化问题 服务(商务) 服务器 云朵 编码 马尔可夫模型
作者
Zou Xin,Renchao Xie,Zehui Xiong,Gaochang Xie,Qinqin Tang,Tao Huang,Chau Yuen,Zhu Han
出处
期刊:IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:12: 3631-3649 被引量:2
标识
DOI:10.1109/tccn.2025.3628477
摘要

Driven by the increasing demand from emerging applications for wide coverage, low latency, and powerful computing capabilities in networks, the satellite-terrestrial integrated computing power network (ST-CPN) has emerged as a promising solution. However, the dynamic nature of the ST-CPN and the limited resources of individual nodes present significant challenges to the efficient execution of complex applications with multiple interdependent subtasks. This paper investigates the dependent task offloading problem in dynamic ST-CPNs. To tackle the challenges associated with satellite mobility, uneven service distribution, and spatial uncertainty, we propose a Time–Space-Varying Resource Model (TSVRM) to capture the dynamic variations of communication, computation, and storage resources. Spatially, TSVRM predicts link establishment and switching based on satellite trajectories, visibility constraints, and polar region recognition, thereby modeling topology evolution driven by orbital motion. Temporally, a Markov process is used to represent the stochastic evolution of resource states. Building on TSVRM, we develop a Time–Space-Aware Deep Reinforcement Learning (TS-DRL) offloading scheme to determine subtask execution placement. It employs an upward-ranking mechanism for subtask prioritization and a Long Short-Term Memory (LSTM)-based Sequence-to-Sequence (S2S) network to encode structured task features. The network is trained via Proximal Policy Optimization (PPO) to approximate the policy and value functions of the Markov Decision Process, enabling optimized offloading. Simulation results show that our scheme converges effectively and achieves superior QoS compared to baselines, reaching between 94.10% and 98.27% of the optimal performance.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
zengqingqiu发布了新的文献求助10
2秒前
窥荷完成签到,获得积分20
2秒前
3秒前
赘婿的应助被李小葵采纳,获得10
3秒前
JarJ_Zzz完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
u点小糕冷完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
隐形的哈密瓜完成签到,获得积分10
5秒前
胜利完成签到 ,获得积分20
6秒前
amigo完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
6秒前
哆米发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
坦率芷蕊完成签到,获得积分10
8秒前
amigo发布了新的文献求助10
9秒前
慕青的应助被jourdan采纳,获得10
9秒前
酷波er的应助被Yoeyvol采纳,获得10
10秒前
10秒前
Akim的应助被庄户采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
ff发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
谁便发布了新的文献求助10
11秒前
小二郎的应助被xiaohuaC采纳,获得10
11秒前
扉页记完成签到,获得积分10
11秒前
Zoey发布了新的文献求助10
12秒前
麋鹿完成签到 ,获得积分20
12秒前
13秒前
Owen的应助被cm采纳,获得10
13秒前
阿中发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
14秒前
14秒前
大方的觅海完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7897178
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9405998
关于积分的说明 20869520
捐赠科研通 7500270
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3359745
关于科研通互助平台的介绍 2497977
邀请新用户注册赠送积分活动 2389150