An adaptive offloading decision scheme in two-class mobile edge computing systems
Iki-sınıflı mobil kenar bilişim sistemleri için uyarlanır bir aktarma karar yöntemi
- Tez No: 520060
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MEHMET AKİF YAZICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Bilişim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
˙Internet'e ba˘glı cihaz sayısında ve toplam veri trafi˘ginde görülen önemli artı¸sla birlikte bulut servislerinin yakın gelecekte ciddi yüklerle kar¸sı kar¸sıya kalması beklenmektedir. Bunun üstesinden gelinebilmesi amacıyla kenar bili¸sim sistemleri önerilmi¸stir. Kenar bili¸sim sistemlerinde, a˘gın kenarında yer alan eri¸sim noktası veya baz istasyonu gibi cihazların mobil cihazlarda ortaya çıkan hesaplama i¸slerinin bir bölümünü yürüterek, sonucunu cihazda kullanılması gerekti˘gi durumda cihaza, buluta gönderilmesi gerekti˘gi durumda ise buluta yönlendirmesi öngörülmektedir. Hesaplama kaynaklarının merkezi buluttan a˘g kenarına do˘gru getirildi˘gi bu yöntemle birlikte hem buluttaki i¸s yükünün azaltılması, hem de gecikme sürelerinin azaltılması mümkün olabilecektir. Aktarma problemi, bir mobil cihazda ortaya çıkan bir hesaplama i¸sinin lokal olarak mobil cihazda mı yoksa kenar sunucuda mı yürütülece˘gi kararının verilmesi problemidir. Literatürde çe¸sitli parametreleri göz önüne alan aktarma algoritmaları önerilmi¸stir. Sık kullanılan parametreler arasında gecikme zamanı, enerji tüketimi, ve bunların hibrit olarak eniyilenmesi sayılabilir. Literatürde yer alan çalı¸smaları ayıran farklılıklar, eniyileme hedef fonksiyonunun yanı sıra, incelenen sistemde de yatmaktadır. Bir i¸slem, aktarım yapıldı˘gında tamamen kenar sunucusuna devrediliyorsa, bu ikili aktarım olarak adlandırılır. Öte yandan, bazı i¸slemler, parçalara ayrılarak kısmen mobil cihazda, kısmen de kenar sunucusunda yürütülebilir. Bu yöntem ise kısmi aktarım olarak adlandırılır. Kısmi aktarımın verimli i¸slemesi için hesaplama i¸sinin karakteristi˘ginin detaylı olarak bilinmesi gereklidir. Bu amaç için, hesaplama i¸sinin alt parçalarının birbirlerine ba˘gımlılıklarını gösteren ça˘grı çizgeleri kullanılır. Verili bir ça˘grı çizgesi için en iyi kısmi aktarım çözümü üretmeyi hedefleyen algoritmalar literatürde mevcuttur. Bunun yanısıra, birden fazla kenar sunucusu oldu˘gunu varsayan, mobil kullanıcı davranı¸sının statik veya rassal oldu˘gunu varsayan, sunucunun ve/veya mobil kullanıcıların enerji tüketimini azaltmayı önceleyen, ve farklı enerji tüketim modelleri kullanan çe¸sitli çalı¸smalar da bulunmaktadır. Tüm bu çalı¸smalarda matematiksel araç olarak genellikle eniyileme kuramı veya oyun kuramından yararlanıldı˘gı görülmektedir. Bu çalı¸smada, tek kenar sunucusu olan bir sistemde, hesaplama i¸si üretme bakımından rassal davranan mobil cihazların, yüksek ve dü¸sük öncelikli iki sınıfa ayrıldıkları bir senaryo incelenmi¸stir. ˙Ikili aktarım uygulandı˘gı varsayılmı¸stır. Aktarım kriteri olarak hesaplama i¸sinin üretildikteki andan itibaren, hesaplanıp kenar sunucusuna aktarıldı˘gı ana kadar geçen sürenin enküçüklenmesi seçilmi¸stir. Bu senaryoda artırılmı¸s gerçeklik, sanal gerçeklik, çevrimiçi oyun, veya video görü¸sme gibi bir çokluortam uygulamasının video kodlama i¸sleri üretti˘gi varsayılmı¸stır. Kodlama sonucu ortaya çıkan veri, ham veriden küçüktür. Dolayısıyla, aktarım yapılmadı˘gı durumda hesaplama i¸sinin sistemde geçirdi˘gi süre, videonun mobil cihazda kodlanması ve kodlanmı¸s verinin kenar sunucusuna gönderilmesi için geçen süredir. Buna kar¸sılık, aktarım yapıldı˘gında bu süre, ham videonun kenar sunucusuna gönderilmesi ve burada kodlanmasından olu¸sacaktır. Kenar sunucusunda a˘gırlıklı round-robin çizelgeleme yapıldı˘gı varsayılmı¸stır. Buna göre sunucuda servis alan aynı sınıfa ait hesaplama i¸sleri, küçük periyotlarda e¸sit miktar servis alırlar. Buna kar¸sılık yüksek öncelikli i¸sler, her roundda dü¸sük öncelikli olanların h katı kadar hizmet alır. Round robin çizelgeleme, zaman biriminin sıfıra gitti˘gi limit durumunda i¸slemci-payla¸sımı modeline dönü¸sür. Kuyruk kuramından bilindi˘gi üzere, i¸slemci-payla¸sımı sistemlerinde herbir i¸sin sistemde kalma zamanı, i¸sin uzunlu˘gu ile do˘gru orantılıdır. Bu bakımdan, her bir i¸s için aktarım kararı verilirken hesaplanması gereken sunucuda geçen hesaplama zamanı, bir kuyruklama katsayısı ile modellenebilir. Bu kuyruklama katsayısı, dü¸sük öncelikli kullanıcılar için yüksek öncelikli kullanıcılara göre h kat büyük alınmaktadır. Böylece bu katsayı ile hem bir kabul mekanizması, hem de servis ayrımı gerçekle¸stirilmi¸stir. Bu sistem modeli için bir benzetim programı yazılmı¸s ve çe¸sitli senaryolar için sayısal sonuçlar elde edilmi¸stir. Öncelikli olarak iki sınıf arasında hizmet kalitesi ayrımını sa˘glayabilecek, ancak yüksek öncelikli i¸slerin performansını dü¸sürmeyecek en iyi kuyruklama katsayısının bulunması için, bu katsayını çe¸sitli de˘gerleri için sistemde kalınan ortalama süre istatisti˘gi elde edilmi¸stir. Buna göre örnek bir senaryoda bu katsayının alması gereken de˘ger hakkında çıkarımlar yapılmı¸stır. Ayrıca aynı senaryo için mobil cihazın enerji tüketimi grafikleri de elde edilmi¸stir. Bu senaryoda h parametresinin ba¸sarıma etkisi de incelenmi¸s ve bir üst sınır bulunmu¸stur. Her senaryo için bu katsayının en iyi de˘gerinin de˘gi¸sece˘gi açıktır. Bu bakımdan bu en iyi de˘geri yakalayan uyarlanır bir algoritma önerilmi¸stir. Bu algoritmaya göre, bu katsayı ilk de˘geri 1 olmak üzere çalı¸smaya ba¸slanır. Her bir i¸slem sistemi terk etti˘ginde, sistemde kaldı˘gı süre, i¸sin uzunlu˘guna bölünerek bu i¸sin deneyimledi˘gi katsayı de˘geri elde edilir. Bu de˘ger kullanılarak, katsayı de˘geri güncellenir. Bu yöntemin sistem dinamiklerini yakaladı˘gı ve de˘gi¸sken senaryolarada uyum gösterdi˘gi gösterilmi¸stir. Bu senaryoda, de˘gi¸sen i¸s yükleri, yüksek öncelikli mobil kullanıcı sayısı ve h parametresi de˘gerleri için sonuçlar elde edilmi¸stir. Daha gerçekçi i¸s üretim modellerinin yer aldı˘gı modeller, ve enerji tüketiminin de aktarım kararına entegre edildi˘gi algoritmalar, gelecek çalı¸smaların konusu olacaktır.
Özet (Çeviri)
With the huge growth of data exchange and the increasing number of connected devices to the Internet, Mobile Cloud Computing (MCC) paradigm with its centralized approach will face tremendous loads. Therefore; the European Telecommunication Standard Institute (ETSI) came up with a new idea to overcome the problem of latency mainly and decrease the consumed energy of transmission. This new approach, Mobile Edge Computing (MEC), is proposed to use the capacity at the edge of the network such as Base Station (BS) or Access Point (AP). In this way, the amount of sent data to the cloud will be significantly reduced by having the edge server executing all the offloaded tasks on behalf of mobile users. In mobile edge computing, the system can be modelled as a single-class MEC system which considers all the tasks as the same (no differentiation in terms of priorities), or a multi-class system. In a multi-class system, the tasks originating from different mobiles may have different priorities. In case of a two-class system, there will be high and low priorities. In this study, we investigate the offloading problem in the presence of two user classes: one is high priority and the other is low priority. The tasks are generated by mobile users and are offloaded to the edge server to be executed. We assume that the server is in charge of making offloading decisions. A task is decided to be offloaded or not based on the comparison between sojourn time in case of local execution (at the mobile device) and sojourn time in case of remote execution (at the edge server). The task is offloaded if the sojourn time in case of remote execution is smaller. We assume that the edge server employs weighted Round-Robin (WRR) processor scheduling, which can be modeled as a priority Proessor Sharing (PS) queue if the time slots are considered to be small. (WRR) uses the same principle of Round Robin, which is basically sharing the CPU service among all the packets for a specific number of time slots (Machine Cycles (MC) in case of CPU scheduling) without considering the priorities of arrived tasks. On the other hand, WRR takes into account the priorities of the tasks. In WRR, a high priority task is served more frequently than others. To put it another way, a high priority task receives more MCs than lower priority tasks. It is known that the expected sojourn time in a PS queue is linearly proportional to the task size. Therefore; we use a factor (queueing delay multiplier) that accurately captures the sojourn time of an offloaded task. The queueing delay multiplier both models and affects the queueing delay, and thus acts as an admission rule parameter. If the multiplier is too high, tasks are discouraged to offload, resulting in a lightly loaded MEC server which entails a low multiplier value. On the other hand, a too low value for the multiplier will result in more offloads, yielding high queueing delays. Therefore, there should be an optimal queueing delay multiplier value that balances the demand for the MEC server. We propose an adaptive scheme that finds an optimum value for the queueing delay multiplier on the fly, using damped averaging. We show that high priority users experience much lower average sojourn times compared to the low priority users. We also illustrate the effect of our method on the energy consumption of the mobile. Using a stand-alone simulator, we demonstrate the performance of the proposed method in several different scenarios with numerical experimentation.
Benzer Tezler
- Grade of service (GoS) based controller framework for software defined heterogeneous networks (SDHetN)
Yazılım tanımlı heterojen ağlar için servis derecesi tabanlı kontrolör yapısı
MÜGE EREL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BERK CANBERK
- An adaptive inclined 3D printer for minimum support structure generation in fused filament fabrication process
Ergiyik filament ile imalat işleminde en az destek yapısı kullanımı için adaptif ve eğimli 3 boyutlu yazıcı sistemi
HAKAN DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ULAŞ YAMAN
- An adaptive user interface design based on artificial neural networks
Başlık çevirisi yok
VEYSEL YÜKSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolÓbuda University - NIK - An adaptive converter for constant current stimulators
Sabit akım stimülatörler için uyarlanabilir bir dönüştürücü
MERT KOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
- An adaptive modal pushover analysis procedure to evaluate the earthquake performance of high-rise buildings
Yüksek binaların deprem performansının değerlendirilmesi için bir uyarlamalı itme analizi yöntemi
MELİH SÜRMELİ
Doktora
İngilizce
2016
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN YÜKSEL