I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   4 ,  A u g u s t   2 0 2 0 ,   p p .   3 7 5 7 ~ 3 7 6 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 4 . p p 3 7 5 7 - 3 7 6 6          3757       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   Ti m e  and reso urc e cons trained  offl o a ding   w ith  m ul ti - tas k     in a  m o b ile edge  c o m put ing  node        M o ha m ed  E l G h m a ry ,   Yo us s ef   H m i m z,   T a ri k   C ha ny o ur ,   M o ha mm ed  O uça m a h C he rk a o ui M a lk i   S id iM o h a m e d   Be n   A b d e ll a h   Un i v e rsit y ,   F S DM,   L IIAN   L a b o ,   M o ro c c o       Art icle  I nfo     A B ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   4 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Dec   2 1 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   J an   1 1 ,   2 0 2 0     In   re c e n t  y e a rs,   th e   i m p o rtan c e   o f   th e   m o b il e   e d g e   c o m p u ti n g   (M EC)   p a ra d ig m   a lo n g   w it h   th e   5 G ,   th e   In tern e t  o f   T h in g s  (Io T )  a n d   v irt u a li z a ti o n   o f   n e tw o rk   f u n c ti o n s   is  w e ll   n o ti c e d .  Be sid e s ,   th e   im p lem e n tatio n   o f   c o m p u t a ti o n - i n ten siv e   a p p li c a ti o n s  a t  t h e   m o b il e   d e v ice   lev e l  is  li m it e d   b y   b a tt e ry   c a p a c it y ,  p ro c e ss in g   c a p a b a li ti e s   a n d   e x e c u ti o n   ti m e .   T o   in c re a se     th e   b a tt e ries   li f e   a n d   im p ro v e   th e   q u a li ty   o f   e x p e rien c e   f o r  c o m p u tatio n a ll y   in ten siv e   a n d   late n c y - s e n siti v e   a p p li c a ti o n s ,   o f f lo a d in g   so m e   p a rts  o f   th e s e   a p p li c a ti o n s  t o   th e   M EC   is  p r o p o se d .  T h is  p a p e r  p re se n ts  a   s o lu ti o n   f o r    a   h a rd   d e c isio n   p ro b lem   th a t  jo in tl y   o p ti m ize s  th e   p ro c e ss in g   ti m e   a n d   c o m p u ti n g   re so u rc e s  in   a   m o b il e   e d g e - c o m p u ti n g   n o d e .   He n c e ,   w e   c o n sid e r     a   m o b il e   d e v ice   w it h   a n   o ff lo a d a b le  li st  o f   h e a v y   tas k s  a n d   w e   jo in tl y   o p ti m ize   th e   o f f lo a d in g   d e c isio n s   a n d   t h e   a ll o c a ti o n   o f   IT   re so u rc e s  to     re d u c e   th e   late n c y   o f   tas k s’  p ro c e ss in g .   T h u s ,   w e   d e v e lo p p e d   a   h e u risti c   so lu ti o n   b a se d   o n   t h e   sim u late d   a n n e a li n g   a lg o rit h m ,   w h ich   c a n   im p ro v e     th e   o f f lo a d in g   ra te  a n d   re d u c e   th e   to tal  tas k   late n c y   w h il e   m e e ti n g   sh o rt   d e c isio n   ti m e .   W e   p e r f o rm e d   a   s e ries   o f   e x p e ri m e n ts  to   sh o w   it s  e ff ici e n c y .   F in a ll y ,   th e   o b tain e d   re su l ts  in   term s  o f   f u ll - ti m e   trea tr e m e n t  a re   v e r y   e n c o u ra g in g .   In   a d d it io n ,   o u r  s o lu ti o n   m a k e s   o ff lo a d in g   d e c isi o n s  w it h in   a c c e p tab le an d   a c h iev a b le d e a d li n e s.   K ey w o r d s :   C o m p u tatio n   o f f lo ad i n g   Mo b ile  ed g e  co m p u ti n g   P r o ce s s in g   ti m e  o p ti m izatio n   Si m u lated   an n ea li n g   Co p y rig h t  ©   2 0 2 0   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h a m ed   E l G h m ar y ,   Dep ar t m en t o f   C o m p u ter   Scie n ce ,   Sid iMo h a m ed   B en   A b d ella h   Un i v er s it y ,     FS DM ,   L I I A N  L ab o ,   Fez,   Mo r o cc o .   E m ai l:  m o h a m ed . elg h m ar y @ u s m b a. ac . m a       1.   I NT RO D UCT I O N     S m ar t  Mo b ile  d e v ices  ar e  c h a n g i n g   d a y   b y   d a y   in   t h e  m ar k etp lace .   T h ese  d ev ices  ar e  co m p ac t  an d   s m al l,  th i n g   t h at  m a k es   co n v en ien t  to   u s e.   T h er e  ar e   cu r r en tl y   b ill io n s   o f   co n n ec ted   o b j ec ts   in   th e  w o r ld     ( I o T )   [ 1 ] .   Mo b ile  d ev ices  t y p icall y   h av e   li m ited   r eso u r ce s ,   s u ch   as  li m ited   b atter y   p o w er   a n d   lo ca l  C P U  c ap ac it y ,   an d   m a y   th er e f o r e  s u f f er   f r o m   a n   u n s atis f ac to r y   c o m p u ti n g   e x p er ien ce .   Mo b ile  ed g e   co m p u ti n g   is   e m er g i n g   as a   p r o m i s in g   r e m e d y .   B y   o f f lo ad in g   co m p u tin g   t ask s   to   p h y s icall y   clo s e  ME C   s er v er s ,   t h e  q u alit y   o f   t h e  co m p u ti n g   e x p er ien ce ,   s u ch   as  d e v ice  p o w er   co n s u m p tio n   a n d   t u r n ar o u n d   ti m e,   co u ld   b e  g r ea tl y   i m p r o v e d  [ 2 ,   3 ] .   A s   a  r es u lt,  t h e  e x ec u t io n   t i m e   o f   th e s e  tas k s   ca n   b e  e f f ec ti v el y   r ed u ce d   b y   o f f lo ad in g   h ea v y   task s   to   an   ME C   n o d e .   C o m p u tatio n al l y   d e m a n d i n g   m o b ile  ap p licatio n s ,   s u ch   as  f ac e  r ec o g n itio n ,   la n g u a g e  p r o ce s s i n g   a n d   o n lin e   g a m i n g ,   h a v e  b ee n   d ev elo p in g   f as t  an d   i n cr ea s i n g l y   o u tg r o w i n g   th e  li m ited   ca p ab ilit ies  o f   d ev ice s   [ 4 ] .  T y p ical  ch ar ac ter is t ics  o f   M E C   in cl u d e  lo w   la ten c y ,   p r o x i m i t y ,   h ig h   b an d w id t h ,   m o b ilit y   s u p p o r t  an d   lo ca tio n   a w ar e n es s   [ 5 ] .  T h er e  is   o n l y   a  n u m b er   o f   w o r k s   th a t  h av e  j o in tl y   o p ti m ized   th e  o f f lo ad in g   d ec is io n s   an d   r eso u r ce   allo ca tio n   o f   m u l tip le  d ev ices,  t y p ical l y   f o r   d ela y - to ler an t ser v ices  [ 6 ,   7 ] .   I n   [ 7 ] ,   b o th   o f f lin e  a n d   o n lin e  ap p r o ac h es  w er e  p r o p o s ed   f o r   th e  j o in t  o p ti m iza tio n ,   w h er e  a  s i n g le  tas k   w as  o f f l o ad ed   to   th e  ME C   s er v er   w h ile  t h e  o th er s   w er e  ex ec u ted   lo ca ll y .   I n   [ 7 ] ,   t h e  allo ca tio n s   o f   co m p u tat io n al  r eso u r ce s   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 2 0   :   3 7 5 7  -   3766   3758   tr an s m is s io n   b an d w id t h s   w er e  o p tim ized   b y   ex p lo iti n g   s e m i - d ef i n ite  p r o g r a m m i n g ,   an d   th e  o f f lo ad in g   d ec is io n s   w er e  g en er ated   th r o u g h   r a n d o m ized   r o u n d i n g .   I n   [ 6 ] ,   a  h e u r is tic   s c h e m e  b ase d   o n   a  s u b m o d u lar   o p tim izatio n   m et h o d   w as  p r o p o s ed   to   j o in tl y   o p ti m ize  o f f lo ad in g   d ec is io n s   a n d   r eso u r ce   allo ca tio n s   f o r     d elay - to ler a n t  tas k s .   Mo r e  r e ce n t  s t u d ies  h a v e  b ee n   f o cu s ed   o n   eith er   o f f lo ad in g   d ec is io n s   o r   r eso u r ce   allo ca tio n   a m o n g   m u ltip le  d ev ices  [8 - 12] ,   w it h   n o   allo ca ti o n   o f   tr an s m i s s io n   o r   co m p u tatio n al  r eso u r ce s .     I n   [ 1 2 ] ,   u n d er   l i m ited   clo u d   r eso u r ce s ,   b o th   o n lin e  an d   o f f l in e  alg o r it h m s   w er e  d ev elo p e d   to   p ar titi o n   task s   f o r   m u lt ip le  d ev ice s .   I n   [ 9 ] ,   u s in g   q u e u ein g   th eo r y ,   o f f lo ad in g   d ec i s io n s   w er e   f o r m u lated   as   a  n o n - co o p er ativ e  g a m e   in   a   t h r ee - ti er   ME C   ar ch itec tu r e  co n s i s ti n g   o f   m o b ile  d ev ices,  clo u d lets   an d   d is ta n t  clo u d .  Mo b ile  ed g e  C o m p u ti n g   is   a  f o r m   o f   co m p u ter   ar ch itec tu r e  [ 1 3 - 15] .   I t  is   ab o u t  p r o ce s s i n g   t h e  d ata  at   th e  p er ip h er y   o f   t h e  n et w o r k   d ir ec tl y   w h er e  t h e y   ar e  g en er a ted .   R ath er   th a n   tr an s f er i n g   t h e  d ata  g e n er ated   b y   d ev ices  co n n ec ted   to   th e  I o T   to   th e  clo u d   o r   th e  d ata  ce n ter .   I t  ca n   o f f er   n ea r b y   c u s to m ized   s er v ice s   t h at   r eq u ir e  g o o d   tr an s m is s io n   b an d w id t h ,   ad d itio n al  d ata  s to r ag e  an d   p r o ce s s in g .   A s   ill u s tr ate d   in   Fig u r e  1 ,   MEC   ca n   a u g m e n t  m o b ile  d ev ice s ’   ca p ab ilit ies  b y   o f f lo ad in g   [ 3 ,   1 6 ,   1 7 ]   s o m e  p ar ts   o f   th e ir   h e av y   ap p licatio n s   v ia   w ir ele s s   ac ce s s   to   a  r e s o u r ce - r ich   ed g e  n o d e ,   an d   t h en   e f f e ctiv el y   r ed u ce s   t he ir   p o w er   c o n s u m p tio n s   [ 1 8 ] .   T h e  f ir s t  w o r k s   w h ich   d ea lt   w i th   t h e  o f f lo ad i n g   w i th in   M E C   en v ir o n m e n ts   w er e  in t er ested   in   s t u d y in g     th e  m u lti - u s er   s i n g le - tas k   ca s e.   I n   t h ese  s ce n ar io s ,   a   u s er   o n l y   tar g et s   to   o f f lo ad   o n l y   a   u n iq u e  ta s k .   T h e y   s tu d ied   r eso u r ce   allo ca tio n   wh ile  t h e y   o p ti m ize  th e  a v er ag e  task   d u r atio n   [ 1 9 ] .   A ctu all y ,   an   ap p licatio n   is   g en er all y   p ar titi o n ed   i n to   m u ltip le  ta s k s ,   a n d   t h e  o f f lo ad in g   d ec is io n s   m u s t   co n ce r n   ea ch   o f   th e m .   C o n s eq u en tl y ,   e v e n   a  s in g le   u s er   h as  to   h a n d le  s i m u lta n e o u s l y   m u l tip le  tas k s .   T h er ef o r e,   th e  o f f lo ad in g   d ec is io n   p ar a m eter s   s h o u ld   b e  s elec ted   ac co r d in g   to   a  m u lti - task   s ce n ar io .           Fig u r e  1 .   Mo b ile  ed g e  co m p u t in g   i llu s tr atio n       R ec en t l y ,   th e   au th o r s   o f   [ 2 0 ]   s tu d ied   a  s in g le - u s er   m u lti - t a s k   o f f lo ad in g   s e n ar io   b y   o p ti m izin g   r ad io   r eso u r ce s   a n d   lo ca l  f r eq u e n c y .   T h e y   d id   n o t  co n s id er   t h e  lo ca l  en er g y   a v ailab il it y   n o r   t h e  r e m o te   s er v er ’ s   f r eq u en c y .   B esid es,  th e y   co n s id er   task s   w it h   t h e  s a m e   d ea d lin e  T d .   I n   th i s   w o r k ,   w e   s tu d y   t h e  g en er a l     m u l ti - tas k   o f f lo ad in g   s en ar io   w h er e  w e  in tr o d u ce   th e  co n tr o l  o f   th e  av ailab le  lo ca l  en er g y ,   an d   co n s id er     th e  ed g e  s er v er ’ s   f r eq u e n c y   as  a  d ec is io n   p ar a m eter   i n   o u r   o p ti m izatio n   p r o b le m .   Mo r eo v er ,   w e  co n s id er     a  g en er al  s etti n g   w h er e  ea ch   o f f lo ad ab le  task   h as   to   b e  ex ec u ted   w i th i n   its   s p ec if ic  d ea d lin e  t i m ax .   A cc o r d in g   to   o u r   v is io n ,   w e  ca n   p r o lo n g   th e  b atter y   li f e  o f   t h e  m o b ile  d ev ice  b y   co n s id er i n g   t h e  a m o u n t  o f   it s   av a ilab le   p o w er ,   an d   r ed u ce   th e  task s ’   p r o ce s s in g   ti m e  b y   ad j u s ti n g   t h e  ed g e  s er v er ’ s   f r e q u e n c y .   S u b s eq u e n tl y ,     w e  h a v e  f o r m u lated   a n   o p ti m i za tio n   p r o b le m   t h at  m i n i m izes   th e  p r o ce s s i n g   ti m e  b y   j o in tl y   d ec id in g   th e   lo ca l   an d   ed g e  co m p u t in g   f r eq u en ci es,  as  w ell  as t h e  o f f lo ad in g   d ec is io n s .   D u e  to   its   co m b in ato r ial  n atu r e  a n d   a f ter   its   d ec o m p o s it io n ,   w e   p r o p o s e  a  h e u r is tic  s o lu tio n   b ased   o n   a  s i m u lated   an n ea li n g   al g o r ith m   to   j o in t ly   d ec i de     th e   ta s k s ’   o f f lo ad in g   a n d   th e   allo ca tio n   o f   co m p u t in g   r eso u r ce s .  T h e  o b j ec tiv e  is   to   m i n i m ize  t h e  p r o ce s s i n g   ti m e   v ia   th e  o f f lo ad in g   b y   co n s id er in g   t h e  task s’   laten c y   c o n s tr ain ts   an d   a  th r es h o ld   o f   av ailab le  p r o ce s s in g   ti m e .   T h e  r e m ain d er   o f   t h is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w s   :   t h e  s y s te m ’ s   m o d el  an d   th e  o p ti m izatio n   p r o b lem   f o r m u latio n   ar e  p r esen ted   i n   Sectio n   2 .   I n   Sectio n   3 ,   we  p r e se nt   o u r   m et h o d   to   so lv e  t h e   o p ti m izat io n   p r o b lem .   I n   s ec tio n   4   w e  p r e s en t   th e   s i m u latio n   r es u lts   an d   th eir   d is c u s s io n .   Fin a ll y ,   S ec tio n   5   co n cl u d es     th e  p ap er .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Time  a n d   r eso u r ce   co n s tr a in ed   o fflo a d i n g   w ith   mu lti - ta s k…   ( Mo h a med   E l G h ma r y )   3759   2.   SYST E M   M O DE L   AND  P R O B L E M   F O R M UL AT I O N   2 . 1 .     Sy s t e m   m o del   Fig u r e  2   Sh o w s   a  s in g le  s m ar t   m o b ile   d ev ice  ( SMD)   co n tai n in g   a n   o f f lo ad ab le  m u lti - ta s k   l is t.  I n   t h i s   w o r k ,   w e  p lan   to   s t u d y   th e  b e h av io r   o f   t h e  o f f lo ad in g   p r o ce s s   f o r   a  m u lti - tas k   SMD  i n   an   ed g e  en v ir o n m e n t,   w h ile  w e  o p ti m ize  co m p u tati o n   r eso u r ce s   av ailab le  at  t h e   ed g e  s er v er   as  w el l  as  at  th e  m o b ile  d ev ice.   P ar ticu lar l y ,   th e  av a ilab le  en er g y   at  th e  SM D  f o r   task s   ex ec u t io n   is   li m ited .   B esid es ,   in   th e  co n te x t  o f   o f f lo ad in g ,   s o m e  p iece s   o f   a  co m p u tatio n al l y   i n ten s i v e  ap p licatio n   ar e  d iv id ed   in to   m u lt ip le  m u tu al l y   in d ep en d en t  o f f lo ad ab le  task s   [ 2 1 - 24] .   T h er ef o r e,   ac co r d in g   to   th e  a v ailab le  co m p u t atio n al  an d   r ad io   r eso u r ce s ,   s o m e  tas k s   ar e  p i ck - u p   f r o m   t h e  r es u lti n g   ta s k s   l is t  to   b e  o f f lo ad ed   to   th e  ed g e  s er v er s   f o r   co m p u ti n g .   T h e  o th er s   ar e  p er f o r m ed   lo ca ll y   o n   th e  SMD  it s elf .   T h e  ex ec u tio n   o f   t h e  w h o le  lis t  m u s t  h ap p e n   w it h i n   th e  ti m e  li m it  o f   t h e  ap p licatio n .   A d d itio n all y ,   it  is   ass u m ed   th a t  th e  SMD  co n cu r r en tl y   p er f o r m s   co m p u tatio n   a n d   w ir ele s s   tr an s m i s s io n .   Fo r   all   t h ese  co n s id er atio n s ,   w e   d er iv e  a   m ath e m atica l   p r o ce s s in g   ti m e  m o d el   th at  co n s id er s   t h r ee   m ai n   d ec is io n s :  t h e  o f f lo a d in g   d ec is io n   f o r   ea ch   tas k ,   t h e  lo ca l  ex ec u tio n   f r eq u en c y   o f   t h e  SMD,   a n d   t h e  s er v er   e x ec u tio n   f r eq u e n c y   at  th e   ed g e.   T h en ,   w e  f o r m u late  a n   p r o ce s s i n g   ti m e  p r o b le m .           Fig u r e  2 .  S y s te m   m o d el  illu s tr atio n       P r ac tically ,   t h e  SMD  is   co n n ec ted   to   an   ed g e  n o d e  ( E N ) ,   an d   is   in ten d ed   to   o f f lo ad   a  s et  o f   in d ep en d en t  ta s k s   b y   th e  m ea n   o f   a n   ed g e  ac ce s s   p o in t  ( E AP ) .   A d d itio n all y ,   t h e  w ir ele s s   ch an n el  co n d itio n s   b et w ee n   t h e  SMD  a n d   t h e  w i r eless   ac ce s s   p o i n t  ar e  n o t  co n s id er ed   i n   t h is   w o r k .   Mo r eo v er ,   at  t h e  ti m e   o f     th e  o f f lo ad in g   d ec is io n   an d   th e  tr an s m is s io n   o f   t h e  o f f lo ad ab le  task s ,   t h e  u p lin k   r ate  r   is   ass u m ed     al m o s t  u n c h a n g ed .   As  s h o w n   i n   Fi g u r e  2 . ,   th e  co n s id er ed   s m ar t  m o b ile  d ev ic e  co n tain s   N  in d ep en d e n t  tas k s   d en o ted   as   τ ≜ { τ 1 , τ 2 , … , τ N } .   I n   ad d itio n ,   t h e s e  tas k s   ar e  ass u m ed   to   b e  co m p u ta tio n all y   i n ten s i v e  a n d   d ela y   s en s iti v e  a n d   h a v e  to   b e  co m p leted .   E ac h   tas k   τ i   ca n   b e  p r o ce s s ed   eit h er   lo ca ll y   o r   at  t h e  e d g e.   I t  r ep r esen t s   an   ato m ic  i n p u t  d ata  tas k   t h at  ca n n o t   b e  d iv id ed   in to   s u b - ta s k s .   Mo r eo v er ,   it  is   ch ar ac ter iz ed   b y   th e  f o llo w i n g   th r ee   p ar a m eter s   τ i ≜ 〈 d i , λ i , t i m ax 〉 .   T h e  f ir s t   o n e  d en o ted   d i [ b its ]   id en tif i es  th e   a m o u n t   o f   t h e  i n p u t   p ar am eter s   an d   p r o g r a m   co d es  to   tr an s f er   f r o m   th e  u s er ’ s   l o ca l  d ev ice  to   th e   ed g e  s er v e r .   T h e  s ec o n d   o n e  d en o ted   λ i   [ cy cle s ]   s p ec if ie s   t h e  w o r k lo ad   r ef er r in g   to   th e   co m p u tatio n   a m o u n t  n ee d e d   to   ac co m p lis h     th e  p r o ce s s in g   o f   t h i s   tas k .   T h e  th ir d   p ar am eter   t i m ax   r ef er s   to   th e   r eq u ir ed   m a x i m u m   late n c y   f o r   th is   t as k .    T h e  ex ec u tio n   n at u r e  d ec is io n   f o r   a  tas k   τ i   eith er   lo ca ll y   o r   b y   o f f lo ad in g   to   th e  ed g e  s er v er   i s   d en o ted   x i   wh e r e     x i   ∈ { 0 ; 1 } .  x i = 1   in d icate s   t h at  th e  SMD  h a s   to   o f f lo ad   τ i   to   th e  ed g e  s er v er ,   an d   x i = 0   in d icate s   t h at  τ i   is   lo ca ll y   p r o ce s s ed .   Fro m   t h is   p o in t,  all  ti m e   ex p r ess io n s   ar e  g i v e n   in   S ec o n d s ,   an d   en er g y   co n s u m p tio n s   ar e  g i v en   in   Jo u le .   T h en ,   if   th e  SMD  lo ca ll y   ex ec u tes  tas k   τ i ,   th e  co m p let io n   ti m e  o f   it s   lo ca l   ex ec u t io n   is   t i L = λ i f L .  So ,   f o r   all  task s ,   w e  h a v e:       t L = ∑ ( 1 − x i ) λ i f L N i = 1 .   ( 1 )     ad d itio n all y ,   th e  co r r esp o n d in g   en er g y   co n s u m p tio n   is   g iv e n   b y :  e i L = k L . f L 2 . λ i   [ 1 1 ] .  Hen ce ,   th e  to tal  en er g y   co n s u m p tio n   w h i le  ex ec u ti n g   all  task s   th a t  w er e  d ec id ed   to   b e  lo ca lly   e x ec u ted   in   t h e  SM D  is   g i v e n   b y :           e L = k L . f L 2 . ∑ λ i ( 1 − x i ) N i = 1     ( 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 2 0   :   3 7 5 7  -   3766   3760   if   tas k     is   o f f lo ad ed   to   th e  ed g e  n o d e,   th e  o f f lo ad in g   p r o ce s s   co m p letio n   ti m e  is :   =    +  +  ,  w h er e  t i C o m   is   th e  ti m e  to   tr an s m i t  th e  task   to   th e  E A P ,   an d   i t  is   g i v en   b y   t i C o m = d i r   .  t i Exec   is   th e  ti m e  to   ex ec u te   th e  tas k   τ i   at  th e  E N,   a n d   it  ca n   b e  f o r m u lated   a s   t i Exec = λ i f S .  t i Res   is   th e  ti m e  to   r ec eiv e  t h e  r es u lt   o u t   f r o m   th e   ed g e   n o d e.   B ec au s e  t h e  d ata  s ize   o f   th e   r es u lt  is   u s u all y   i g n o r ed   co m p ar ed   to   th e   in p u t  d ata   s ize,   w e   ig n o r e  t h is   r ela y   ti m e  a n d   its   e n er g y   co n s u m p tio n   a s   ad o p ted   b y   [ 2 5 ] .   Hen ce ,   f o r   t h e    tas k   t i O = x i ( d i r + λ i f S ) ,  an d   f o r   all  tas k s ,   w e  h a v e:     t O = ∑ x i ( d i r + λ i f S ) N i = 1 .   ( 3 )     S o ,   th e  e n er g y  co n s u m p tio n   o f   th e   co m m u n icatio n   p r o ce s s   ca n   b e  o b tain ed   b y   m u ltip l y in g   th e  r e s u l tin g   tr an s m is s io n   p er io d   b y   t h e  tr a n s m i s s io n   u n d er tak e n   p o w er   ,   an d   th e  r e s t  o f   t h e  e x ec u tio n   p er io d   b y   t h e  id le  m o d e  p o w er   .   T h u s ,   th i s   en er g y   is :     e C = p T ∑ x i d i N i = 1 r .   ( 4 )     F in all y ,   g iv e n   th e  o f f lo ad in g   d ec is io n   v ec to r     f o r   all  task s ,   th e  lo ca l  ex ec u tio n   f r eq u en c y     o f   th e  SM D,   an d   th e  s er v er   ex ec u tio n   f r eq u en c y     at  th e  ed g e,   t h e  to tal  e x ec u t io n   ti m e   f o r   th e  SM D   is   co m p o s ed   o f   i ts   lo ca l e x ec u tio n   ti m e,   th e   co m m u n icat io n   ti m e  as  w ell  a s   th e   ex ec u tio n   ti m e  at  th e  E N,   a n d   it is   g i v e n   b y :     T ( , f L , f S ) =   t L + t O .   ( 5 )     T h en ,   ac co r d in g   to   ( 1 )   an d   ( 3 )   an d   if   w e  n o te  Λ = ∑ = 1   ,   th e  to tal  ex ec u tio n   ti m e   ca n   b e  f o r m u lated   a s :     T ( , f L , f S ) = { Λ f L − ∑ λ i x i N i = 1 f L + ∑ d i x i N i = 1 r +   ∑ λ i x i N i = 1 f S } .   ( 6 )     2 . 2 .    P ro ble m   f o r m u la t io n   I n   th i s   s ec t io n ,   w e  p r ese n t  o u r   o p tim iza tio n   p r o b le m   f o r m u latio n   t h at  ai m s   to   m i n i m ize  t h e  o v er all   ex ec u t io n   t i m e   i n   t h e  o f f lo ad in g   p r o ce s s .   I n itiall y ,   to   p r ep ar e  th e  p r o b le m ’ s   d ata   w e  s t ar t  w ith   an   i n itial   s o r tin g   o f   t h e  ta s k s   li s t  τ ≜ { τ 1 , τ 2 , … , τ N }   ac co r d in g   to   t h eir   d ea d lin e s   t i m ax .   Hen c e,   th e  tas k s   ex ec u tio n   o r d er   w it h i n   th e   SMD   o r   th e  ed g e  s er v er   i n   th e   f in al   s o l u tio n   m u s t  f u l f ill   th e   i n itial   o r d er   f o r   b o th   ca s es.  A cc o r d in g l y ,   t h e  o b tain ed   p r o b le m   is   f o r m u lated   as:      : m in { x , f L , f S } { Λ f L − ∑ λ i x i N i = 1 f L + ∑ d i x i N i = 1 r +   ∑ λ i x i N i = 1 f S } ,   s . t.   ( C 1 . 1 )                             x i ∈   { 0 ; 1 } ;                                                                                                         i ∈   ⟦ 1 ; N ⟧ ;   ( C 1 . 2 )                           F L m i n ≤ f L ≤ F L m ax ;   ( C 1 . 3 )                           0 < f S ≤ F S   ;   ( C 1 . 4 )                           t i L = ( 1 − x i ) f L ∑ λ k ( 1 − x k ) i k = 1 ≤ t i m ax ;                 i ∈   ⟦ 1 ; N ⟧ ;   ( C 1 . 5 )                           t i O = x i ∑ x k ( d k r + λ k f S ) i k = 1 ≤ t i m ax   ;                       i ∈   ⟦ 1 ; N ⟧ ;   ( C 1 . 6 )                           e L + e C = k L . f L 2 . ∑ λ i ( 1 − x i ) + p T r ∑ d i x i N i = 1 N i = 1 ≤ E m ax .     I n   th i s   w o r k ,   ea ch   o n e  o f   t h e  av ailab le  tas k s   ca n   b e  eith er   e x ec u ted   lo ca ll y   o r   o f f lo ad ed   t o   th e  ed g e  n o d e.   T h u s ,   ev er y   f ea s ib le  o f f lo ad in g   d ec is io n   s o lu t io n   h a s   to   s atis f y   t h e  ab o v e  co n s tr a in ts .  T h e  co n s tr ain t   ( C 1 . 1 )   r ef er s   to   t h e  o f f lo ad in g   d ec i s io n   v ar iab le  x i   f o r   tas k   τ i   w h ic h   eq u al s   0   o r   1 .   T h e  s ec o n d   co n s tr ain t   ( C 1 . 2 ) in d icate s   t h at  th e  allo ca ted   v ar iab le  lo ca l  f r eq u en c y   f L b elo n g s   to   a  p r io r i  f ix   in ter v a l  g iv e n   b y   [ F L m i n , F L m ax ] .   Si m ilar l y ,   t h e  al lo ca ted   v a r iab le  r em o te  ed g e  s er v er   f r eq u en c y   f S b elo n g s   to   t h e  in te r v a l   [ 0 , F S m ax ]   in   co n s tr ain t   ( C 1 . 3 ) .   T h e  c o n s tr ain t   ( C 1 . 4 )   s h o w s   th at  t h e  ex ec u tio n   ti m e  o f   ea ch   d ec id e d   l o ca l  task   m u s t  s ati s f y   its   d ea d lin e  t i m ax .   Sim ilar l y ,   in   co n s tr ai n t   ( C 1 . 5 ) ,   th e  o f f lo a d in g   ti m e  o f   ea ch   d ec id ed   o f f lo ad ab le  task   m u s t  s ati s f y   th e  s a m e  d ea d lin e   t i m ax .   T h e  f in al  co n s tr ai n t  ( C 1 . 6 )   i m p o s es  th a t  th e  to tal  lo ca l  ex ec u ti o n   en er g y   m u s t  n o t  e x ce ed   th e   t o ler ated   g iv e n   a m o u n t   E m ax .   T h is   c o n s tr ain t  is   i m p o r ta n t  esp ec ia ll y   f o r   SMD s   w it h   cr itical  b atter y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Time  a n d   r eso u r ce   co n s tr a in ed   o fflo a d i n g   w ith   mu lti - ta s k…   ( Mo h a med   E l G h ma r y )   3761   3.   P RO B L E M   RE SO L UT I O N   I n  th i s   s ec tio n ,   w e  w ill  i n tr o d u ce   h o w   w e  d er iv e  o u r   s o lu tio n   f r o m   t h e  o b tain ed   o p ti m izatio n   p r o b lem .     3 . 1 .    P ro ble m   deco m po s it io n   I n   o u r   p r o p o s ed   m o d el,   th e  o f f lo ad in g   d ec i s io n   v ec to r   f o r   all  th e   tas k s   is   d e n o ted   .   L e t  d ef i n e     th e  v ec to r   t h at  co n tai n s   t h e  o f f lo ad ab le  task s ’   id en ti f ier s :     1 = { i ∈       /         x i = 1   }   ( 7 )      0 = { i ∈       /         x i = 0   }   ( 8 )     A d d itio n al l y ,   w e  d ef in e:  Λ i = ∑ λ i i k = 1 ,  Λ i 1 = ∑   x i λ i i k = 1   ,  D i = ∑ d i i k = 1    ,  D i 1 = ∑   x i d i i k = 1 .    A l s o ,   g i v e n   t h e  d ec is io n   v e cto r   1 ,   co n s tr ain t   ( C 1 . 4 )   f o r   a  lo ca l  tas k   ca n   b e  r ef o r m u lated   as     Λ i − Λ i 1 t i m ax ≤ f L ;   ∀   i ∈   ⟦ 1 ; N ⟧ .   Fin all y ,   it  is   eq u i v ale n t  to   o n e  co n s tr ai n t:  ma x i { Λ i − Λ i 1 t i m ax } ≤ f L .   L ik e w i s e,   co n s tr ai n t   ( C 1 . 5 )   f o r   an   o f f lo ad ab le  tas k   m ea n s   D i 1 r + Λ i 1 f S ≤ t i m ax   ( ∀   i ∈   ⟦ 1 ; N ⟧ ) .   So       D i 1 r   an d     Λ i 1 f S    m u s t   b e  s tr ictl y   less   t h a n   t i m ax   ( ∀   i ∈   ⟦ 1 ; N ⟧ )   ;  p ar ticu lar l y   min i { t i m ax − D i 1 r } > 0 .   I n   t h is   ca s e  co n s tr ai n ts   ( C 1 . 5 )   ca n   b e  r ef o r m u la ted   as   Λ i 1 t i m ax − D i 1 r ≤ f S ;   ∀   i ∈   ⟦ 1 ; N ⟧ .   Fin all y ,   it is   eq u iv ale n t to   o n e  co n s tr ain t :  ma x i { Λ i 1 t i m ax − D i 1 r } ≤ f S .     Si m i lar l y ,   co n s tr ai n t  ( C 1 . 6 )   m ea n s   k L . f L 2 . ( Λ N − Λ N 1 ) +   p T   D N 1 r ≤ E m ax .   So   . 2 . ( Λ N − Λ N 1 )   an d     D N 1   m u s t b e  s tr ictl y   le s s   t h a n   E m ax .   I n   th is   ca s e  co n s tr ain t  ( C 1 . 6 )   ca n   b e  r ef o r m u lated   as  f L ≤ √ E m a x −   T   D N 1 r k L ( Λ N − Λ N 1 ) .   Fo r   ea s e   o f   u s e,   let  n o te:     f L − = ma x i { Λ i − Λ i 1 t i m ax } ;   ( 9 )     f L + = √ E m ax −   p T   D N 1 r k L ( Λ N − Λ N 1 ) ;   ( 10 )     f S − = ma x i { Λ i 1 t i m ax − D i 1 r } .   ( 11 )     T h u s ,   f o r   a  g i v en   o f f lo ad in g   d ec is io n   v ec to r   ,   w e  g et  t h e  f o ll o w i n g   o p ti m izatio n   s u b - p r o b le m :      ( ) :       min { f L , f S } { Λ N − Λ N 1 f L +   D N 1 r +   Λ N 1 f S } ,              s . t.        ( C 2 . 1 )                             F L m i n ≤ f L ≤ F L m ax ;                                ( C 2 . 2 )                           f L − ≤ f L   ;                                ( C 2 . 3 )                         f S − ≤ f S ≤ F S   ;                          ( C 2 . 4 )                         k L f L 2 ( Λ N − Λ N 1 ) + p T   D N 1 r ≤ E m ax .     C o n s id er in g   t h e  co n tin u o u s   v ar iab les  f L   a n d   f S ,   p r o b le m   P 2   is   a  co n tin u o u s   m u lti - v ar iab le   o p tim izatio n   p r o b lem .   T h e  o b j ec tiv e  f u n ctio n   T ( , f L , f S ) = Λ N − Λ N 1 f L +   D N 1 r +   Λ N 1 f S   ca n   b e  d ec o m p o s ed   in to     th e  f o llo w i n g   t w o   in d ep en d e n t  f u n ctio n s   T 1 ( f L )   an d   T 2 ( f S )   w h er e  T 1 ( f L ) = Λ N − Λ N 1 f L   an d   T 2 ( f S ) =   D N 1 r +   Λ N 1 f S .  Mo r eo v er ,   g iv en   t h e  d is j u n cti o n   b et w ee n   co n s tr ai n ts   ( C 2 . 1 ) , ( C 2 . 2 )   a n d   ( C 2 . 4 )   o n   th e  o n e  h an d ,   an d   ( C 2 . 3 )   in   p r o b lem   P 2   o n   th e  o th er   h an d ,   th is   last   ca n   b e  eq u iv alen tl y   d ec o m p o s ed   in to   th e  f o llo w in g   t w o   i n d ep en d en t   o p tim izatio n   s u b - p r o b lem s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 2 0   :   3 7 5 7  -   3766   3762    . ( ) :       min { f L } { T 1 ( f L ) = Λ N − Λ N 1 f L }               s . t.         ( C 3 . 1 . 1 )                         F L m i n ≤ f L ≤ F L m ax ;                                 ( C 3 . 1 . 2 )                       f L − ≤ f L ≤ f L + .    . ( ) :       min { f S } { T 2 ( f S ) =   D N 1 r +   Λ N 1 f S }               s . t.         ( C 3 . 2 . 1 )                         f S − ≤ f S ≤ F S .     3 . 2 .    P ro ble m s   re s o lut io n   Fo r   th e  3 . 1   p r o b lem ,   t h e  o b j ec tiv e  f u n ctio n   T 1 ( f L )   is   a  s tr ictl y   i n c r ea s in g   co n t in u o u s   f u n ctio n   ac co r d in g   to   its   v ar iab le  f L .   Hen ce ,   b y   tak i n g   in to   co n s id er atio n   th e  o b tain ed   co n s tr ai n ts   ( C 3 . 1 . 1 )   an d   ( C 3 . 1 . 2 ) ,  w e  ca n   d er iv e  th e  f o llo w i n g   f u n ctio n ’ s   o p ti m u m   f L ∗   g iv e n   b y :     f L ∗ = {         0 if         = 1 ∅ if         E m ax ≤ p T     D N 1 r     or   f L − > F L m ax   or   f L + < F L m i n   or   f L − > f L + F L m ax f L + if   f L + > F L m i n othe r w ise   ( 12 )     f o r   th e  3 . 2   p r o b lem ,   th e  o b j ec tiv e  f u n ctio n   T 2 ( f S )   is   s tr ictl y   d ec r ea s in g   w . r . t.  t h e  v ar iab le  .  So ,   b y   tak i n g   in to   co n s id er atio n   t h e  ( 3 . 2 . 1 )   co n s tr ain t,  w e  ca n   d er iv e  t h e  f o llo w in g   f u n ctio n ’ s   o p ti m u m   ∗   g i v en   b y :     f S ∗ = { ∅ if         min i { t i m ax − D i 1 r } ≤ 0   or   f S − > F S   F S othe r wi s e   ( 13 )     3 . 2 . 1.   T he  pro ce s s ing   t i m e  d et er m i na t io n   Si m i lar l y ,   g i v e n   an   o f f lo ad in g   d ec is io n   v ec to r     th e  f o llo w in g   alg o r it h m   u s e s   th e  f ir s t  alg o r ith m   to   d eter m in e  t h e  m in i m al   p r o ce s s in g   ti m e:      Alg o rit h m   1 : P r o ce s s in g   ti m e   ca lcu latio n   I np ut:   T h e  lis t    o f   N  s u b - tas k s ,   o f f lo ad in g   p o lic y   .   O utput : ( , , ) .   1:   C alcu late  ( ,  )   u s in g     ac co r d in g   to   ( 12 )   an d   ( 13 ) ;   2:   if     = ∅   o r  = ∅   t hen    3:             re t urn  ∞;           4:   else   5:             C alcu late  ( , , ) ac co r d in g   to   ( 14 ) ;   6:             r et urn  ( , , )   ;   7:   end if       3 . 3 .    P ro po s ed  s o lutio ns   Nex t,  t h e  p r o b le m   r elies  o n   d eter m in i n g   t h e  o p ti m al  o f f lo ad in g   d ec is io n   v ec to r     th at  g i v es     th e  o p ti m al  p r o ce s s i n g   ti m e.   Ho w e v er ,   to   iter ate  o v er   all  p o s s ib le  co m b i n atio n s   o f   a  li s t o f   N  b in ar y   v ar iab les ,   th e  ti m e  co m p lex i t y   is   e x p o n en tial  ( t h e  e x h a u s tiv e   s ea r ch   o v er   all  p o s s ib le  s o lu tio n s   r eq u ir es  2 N   iter atio n s ) .   Su b s eq u e n tl y ,   t h e  to tal  ti m e  c o m p le x it y   o f   t h e  w h o le  s o l u ti o n   ( in clu d i n g   A lg o r it h m   1 )   is   O( 2 N ) * O( 1 ) =O ( 2 N )  th at  i s   n o t  p r ac tical  f o r   lar g e   v al u es  o f   N.   I n   t h e  f o llo w i n g ,   w e   p r o p o s e  a  lo w   co m p l ex it y   ap p r o x i m ate   alg o r ith m   to   s o lv e  t h i s   q u est io n .     3 . 3 . 1 .   B rut e  f o rc e  s ea rc h so lu t io n   Fo r   co m p ar is o n   p u r p o s e,   w e  i n tr o d u ce   th e  B r u te  Fo r ce   Sea r ch   m et h o d   f o r   f ea s ib le  s m all   v alu e s   o f   N.   T h is   m eth o d   ex p lo r es  all  ca s es  o f   o f f lo ad in g   d ec is io n s   an d   s av e s   th e  o n e  w i th   t h e  m in i m u m   p r o ce s s i n g   ti m e   as  w e ll a s   it s   co m p letio n   ti m e.   No w ,   th e  n ex t  alg o r it h m   s u m m ar izes  t h e  b r u te  f o r ce   s e ar ch   s o lu tio n .     Alg o rit h m   2 :   B r u te  Fo r ce   Sear ch   Of f lo ad in g     I np ut:   T h e  lis t  τ   o f   N  s u b - tas k s ;   O utput :   th e  o f f lo ad in g   p o lic y   ∗ .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Time  a n d   r eso u r ce   co n s tr a in ed   o fflo a d i n g   w ith   mu lti - ta s k…   ( Mo h a med   E l G h ma r y )   3763   I nitia lize:   m i n T i m e = ∞ ;     1:   ← ;      2:   w hil e    ≤ −    do   3:                 Use th e  N  b its   r ep r esen tatio n   o f   in teg er   i to   b u ild   th e   p o licy   ;   4:                 C all  Alg o rit h m   2   to   g et  n e w T i m e   u s in g   τ   an d   ;   5:                 if       <    t hen    6:                               ←       ;    7:                             ∗ ← ;      8:                 end if   9:                ← + ;      10:   end w hil e   11:   re t urn  ∗   ;     3 . 3 . 2 .     Si m u la t ed  a nn ea lin g   o f f lo a din g   decisi o n   s o lutio n   W e  p r o p o s e  a  m et h o d   b ased   o n   s i m u lated   an n ea li n g   ( S A )   as  th e  s ec o n d   s o lu t io n .   I n   t h e  f ie ld   o f   o p tim izatio n ,   th e  S A   tec h n iq u e  h as  b ee n   ad o p ted   as  a  h eu r is tic  s o l u tio n   a n d   in   p ar ticu lar   f o r   d if f ic u l t   p r o b lem s .   T o   im p r o v e  a  s o lu tio n ,   it  u s es  an   iter ati v e  r an d o m   s o lu t io n   v ar iatio n .   I n te r ested   r ea d er s   m a y   co n s u lt  th e  f o llo w i n g   w o r k s   [ 2 6 ]   an d   [ 2 7 ]   f o r   m o r e  d etails  ab o u t  th is   is s u e.   So m e  r ef er en ce s   d ea lin g   w it h     th e  o f f lo ad i n g   in   clo u d   e n v ir o n m e n t s   [ 7 ,   2 8 ,   2 9 ]   u s e  tas k s ’   w o r k lo ad   d en s it y   d ef in ed   a s   ω i = λ i d i [ c y cle  / b it]  a s   a  p r io r ity   f ac to r   to   d ec id e   th e  task s ’   o f f lo ad in g .   A d d itio n all y ,   th e  g e n er ated   task s   ar e  g e n er all y   w ith   d if f er e n t  w o r k lo ad   d en s it ies.  Mo r eo v er ,   if   t w o   task s   ar e  g iv e n   w i th   a  s lig h tl y   d if f er en t  d ata  s izes,  th e  o n e  th at   co n s u m e s   less   p r o ce s s i n g   ti m e  is   th e  o n e  g iv e n   b y   th e  s m al lest   c y cles ’   co u n t.  B esid es,  w i th   al m o s t  th e  s a m e   c y cles ’   co u n t,  th e  o n e  th at  co n s u m es  les s   o f f lo ad in g   p r o ce s s i n g   t i m e  i s   th e  o n e  g i v e n   b y   th e  s m a lles t  d ata   s ize.   I n   b o th   ca s es,  t h e  tas k   w i th   t h e  h i g h est  w o r k lo ad   d en s it y   is   f av o r ab le  f o r   o f f lo ad in g   ( p r o v id ed   to   h av e  an   o f f lo ad in g   en er g y   g ain   co m p ar ed   to   th e  lo ca l   ex ec u tio n   a n d   n o t  to   e x ce ed   it s   e x ec u t io n   d ea d li n e) .     On   th e  o t h er   h a n d ,   a  task   w it h   a  h ig h   w o r k lo ad   d en s it y   o f te n   h as  a  lar g e  n u m b er   o f   c y cle s .   I ts   lo ca l  ex ec u t io n   is   g e n er all y   v er y   ex p e n s i v e  a n d   th u s   m a k es  it s   o f f lo ad in g   o f ten   v er y   f a v o r ab le.   I n   th is   c o n tex t,  w e  in tr o d u ce     a  w o r k lo ad   d en s it y   t h r es h o ld   ω T   s u ch   t h at :   tas k s   w it h   ω i >   ω T   ar e  m o r e  f av o r ab le  to   b e  o f f lo ad ed .     T h e  o th er s   ar e  ex ec u ted   lo ca lly   o r   o f f lo ad ed   w it h   a  p r o p o r tio n al  p r o b ab ilit y   to   th eir   co m p u tatio n a l  d en s it ies.  T h o s e  w it h   s m all  d e n s it ies  ar e   f av o r ab le  f o r   lo ca l  ex ec u tio n ,   an d   th o s e  w i th   h i g h   d e n s i ties   ar e  f av o r ab le  to   b e  o f f lo ad ed .   A cc o r d in g l y ,   i f   w e  n o te  ω m i n = min i { ω i }   ,  ω m ax = ma x i { ω i }   an d   th e  m id d le  o f   th e  i n ter v al   [ ω m ax , ω m i n ]   as  ω T = ( ω m ax + ω m i n ) / 2   th en   ω T   ca n   b e  ch o s en   s u c h   t h at  ω T ≤ ω T < ω m ax .   I n   o u r   p r o p o s ed   s ec o n d   s o l u ti o n ,   w h ich   w e  d en o te  s i m u late d   an n ea l in g   o f f lo ad in g   d ec is io n   ( S A O D ) ,   w e  ad o p ted   th e  f o llo w i n g   g e n er al  th r esh o ld   p r o b ab ilit y :       p = e − ∆ T i / T 0     ( 1 4 )     w h er e  T 0   is   th e  in itial  te m p er at u r e  co n s tan t.  ∆ T i   is   th e  s o lu tio n s ’   p r o ce s s in g   ti m e  v ar iatio n   w h ile  ch a n g i n g     th e  tas k   i  s tate.   T h en ,   in   ea c h   s tag e  o f   o u r   s o lu tio n   a n d   w it h   th e  in te n tio n   to   av o id   lo ca l  o p tim u m s ,   r a n d o m   s o lu tio n s   w it h   p o o r   p r o ce s s in g   ti m e  p er f o r m a n ce   ar e  ac ce p ted   in   lin e  w ith   a  ce r tain   p r o b a b ilit y   t h r es h o ld .   A cc o r d in g l y ,   t h e  n ex t a l g o r ith m   s u m m ar ize s   o u r   h e u r is tic  s o lu tio n .       Alg o rit h m   3 : Si m u lated   A n n e alin g   Of f lo ad in g   Dec i s io n   I np ut:   T h e  lis t    o f   N  s u b - tas k s , T 0 ,   C F,   ,   ;   O utput : th e  o f f lo ad i n g   p o lic y   ∗ .   I nitia lize:   a  r an d o m   p o lic y   ;   1:   C all  Alg o rit h m   1   to   ca lcu late  o ld T im e  u s i n g     an d   ;   2:   m i n T i m e= ∞;   3:   w hil e  T 0 >      do   4:        f o r  e a ch  i in     do   5:                if   >     t hen    6:                                     if   task   i n o t in   1   t hen    7:                               ad d     i to   1   ;   8:                        end if   9:                else if   − ≥   ( − ) ∗ r a n dom ( 0 , 1 )       t hen   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 2 0   :   3 7 5 7  -   3766   3764   10:                         if   task   i in   1   t hen    11:                                         m o v e  i f r o m   1   to   0   ;   12:                               end if   13:                         else if   task   i in   0   t hen    14:                                       m o v e  i  f r o m   0   to   1   ;   15:                                  end if   16:                         end if                                                 17:                end if   18:                Up d ate    u s in g   t h e  n e w   1 ;   19:                C all  Alg o rit h m   1   to   g e t n e w T i m e  u s in g     an d   ;   20:                 if   n e w T im e ≠  ∞ t h e n   21:                           ∆ = n e w Ti m e − ol dT ime     22:                             if   ∆ < 0   t hen    23:                                                             o ld T im e = n e w T i m e ;   24:                                         i f   n e w T im e < m i n T i m e   t hen    25:                                                      m i n T i m e   = n e w T i m e   ;    ∗ =   ;   26:                                           end if   27:                                              else   28:                                                           C alcu late  p   ac co r d in g   to   ( 1 4 ) ;   29:                                           if   − ∆ / 0 > r a n dom ( 0 , 1 )   t hen    30:                                                      o ld T im e  =  n e w T i m e;   31:                                         else   32:                                                                     P u t b ac k   i to   its   o r ig in a l set;   33:                                         end if   34:                             end if   35:                 end if   36:         end f o r   37:         T 0 =  T 0 * C F   38:   end w ile   39:   re t urn  ∗   ;   I n   th i s   alg o r it h m ,   r a nd o m   ( 0 , 1 )   is   a  f u n ctio n ’ s   ca ll t h at  g e n er a tes a  r an d o m   n u m b er   i n   [ 0 , 1 ] .       4.   RE SU L T S AN D   D I SCU SS I O N     4 . 1 .     Si m ula t io n set up   T h e  p r esen ted   r esu l ts   i n   t h i s   w o r k   ar e  a v er ag ed   f o r   1 0 0   ti m e  e x ec u tio n s .   W e  i m p l e m en t  al l     th e  al g o r ith m s   o n   t h e  C ++   l an g u a g e.   T h e  tr an s m i s s io n   b an d w id th   b et w ee n   t h e  m o b ile  d ev i ce   n o d e  a n d   r e m o te  ed g e  s er v er   i s   s et  to r   =  1 0 0 Kb /s .   T h e  lo ca l  C P U  f r eq u en c y   f L o f   th e  m o b ile  d ev ice   w il l  b e  o p ti m ized   b et w ee n   F L m i n = 1M Hz   an d   F L m ax = 60M Hz .   T h e  C P U  f r e q u en c y   o f   th e  r e m o te  ed g e  s er v er   n o d e  w ill  b e   o p tim ized   u n d er   th e  v a lu e  F S = 6G Hz .   T h e  d ea d lin es  t i m ax   ar e  u n i f o r m l y   d e f i n ed   f r o m   0 . 5 s   to   2 s .     T h e  th r esh o ld   en er g y   E m ax   is   u n i f o r m l y   ch o s e n   in   [ 0 . 6   , 0 . 8 ] ∗ Λ . k L . ( F L m ax ) 2 . A d d itio n all y ,   th e  d ata  s ize  o f   ea ch   o n e   o f   t h e  N  tas k s   is   ass u m ed   to   b e  in   [ 3 0 , 3 0 0 ]   Kb .   Fo r   th e  c y c le  a m o u n t  o f   ea ch   t ask ,   i t  is   as s u m ed   to   b elo n g   to   [ 6 0 , 6 0 0 ] MCy cle s .   T h e  id le  p o w er   an d   tr an s m i s s io n   p o w er   ar e  s et  to   b e  p I = 0 . 01   W att  an d     p T = 0 . 1   W att  r esp ec tiv el y .   Fo r   th e  en er g y   e f f icie n c y   co e f f ic ien t s ,   w e   s et  k L = 10 − 26 an d   k S = 10 − 29 .   Fo r   t h e  s i m u lated   an n ea lin g   m et h o d ,   th e  f o llo w i n g   p ar a m eter   v alu e s   ar e  ad o p ted :  f ac to r   =  0 . 5 ,     ε =  0 . 3 ,   ε m i n = 0 . 1   an d   ε m ax = 0 . 4 ,   T 0   =  2 0 0 ,   Δ t  =  0 . 0 2 ,   C F =0 . 5 .     4 . 2 .     P er f o r m a nce   a na ly s is   W e  p r esen t  o u r   r esu lt s   i n   te r m s   o f   a v er ag e  d ec i s io n   ti m e  an d   av er ag e  ta s k s ’   p r o ce s s in g   ti m e.     W e  s tar t  b y   s tu d y in g   t h e  a v e r ag e  tas k s ’   p r o ce s s i n g   ti m e  f o r   ea ch   m et h o d .   T h u s ,   w e  ca r r ied   an   ex p er i m e n t   w h er e  w e  v ar y   th e  n u m b er   o f   t ask s   p ar a m eter   b et w ee n   2   an d   2 6   task s .       4 . 2 . 1 .   T he  pro ce s s ing   t i m e   Fo r   ea ch   m et h o d ,   w e  s tar t  b y   s t u d y i n g   t h e  a v er ag e  ta s k s ’   p r o ce s s i n g   ti m e.   T h u s ,   w e  ca r r ied     an   ex p er i m en t  w h er e  w e  v ar y   th e  n u m b er   o f   tas k s   p ar a m eter   b et w ee n   2   an d   2 6 .   T h e  ex p er i m e n t ’ s   r es u lts   ar e   d ep icted   in   th e  f o llo w in g   t w o   f i g u r es.   Fig u r e  3   r ep r esen ts   th e  o b tain ed   r esu lt s   f o r   b o th   b as ed   s o lu tio n   ( B FS )   an d   Si m u la ted   An n ea li n g   b a s ed   s o lu tio n   ( S AO D ) .   I t  s h o w s   a  s m al l  d is ta n ce   b et w ee n   t h e  cu r v e s   r ep r esen ti n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Time  a n d   r eso u r ce   co n s tr a in ed   o fflo a d i n g   w ith   mu lti - ta s k…   ( Mo h a med   E l G h ma r y )   3765   th e  r ea lized   av er ag ed   tas k s ’   p r o ce s s in g   ti m e.   A cc o r d in g l y ,   th e  d if f er en ce s   b et w ee n   th e  o p ti m al  B FS   m et h o d   an d   th e  S AO D   m e th o d   v ar y   f r o m   0 . 0 0 % to   2 . 1 5 %.     4 . 2 . 2 .   T he  a v er a g e  ex ec utio n t i m e   No w   Fi g u r e   4   d ep icts   th e   av er ag e  o f   th e   ex ec u tio n   ti m e  i n   m s   to   g e t  t h e  o f f lo ad in g   d e cisi o n s   f o r   b o th   s ch e m es .   W h ile  th e  tas k s   co u n t  N  is   b et w ee n   2   an d   2 6 ,   it  clea r ly   s h o w s   t h e  e x p o n en t ial  v ar iat io n   o f     th e  B F S  e x ec u t io n   ti m e  w . r . t.  N.   A d d itio n all y ,   t h e  S A O D   c u r v e   ill u s tr ate s   a  s li g h tl y   s tab le  r u n n i n g   ti m e   t h at   s tar ts   f r o m   0 . 2 m s   f o r   N= 2   an d   r ea ch es 0 . 6 2 m s   f o r   N= 2 1 .               Fig u r e  3 .   T ask s ’   p r o ce s s i n g   ti m e  f o r     N  b et w ee n   2   an d   2 6     Fig u r e  4 .  E x ec u t io n   ti m e  av er ag e   f o r     N  b et w ee n   2   an d   2 0       4 . 3 .     Dis cu s io n   I n   v ie w   o f   t h e  r es u lt s   p r esen t ed   b ef o r e,   o u r   h e u r is tic   s o l u t io n s   S A O D   g i v e  s atis f ac to r y   r esu lt s   i n   ter m s   o f   e x ec u tio n   ti m e.   I n   ad d itio n ,   o u r   s o lu tio n   g i v es  a n   a v er ag e  tas k s ’   p r o ce s s i n g   ti m e  th at  i s   co m p ar ab l e   an d   v er y   clo s e  to   t h e  o p ti m al  s o lu tio n   w it h   a n   al m o s t li n ea r   ex ec u t io n   ti m e.       5.   CO NCLU SI O N   In   t h is   p ap er ,   w e   p r o p o s e  a  s i m u lated   a n n ea l in g   b a s ed   h e u r is tic   s o l u tio n   to   s o lv e   a  h ar d   d ec is io n   p r o b lem   th at  j o in tl y   o p ti m izes   th e  p r o ce s s in g   ti m e  an d   co m p ut in g   r eso u r ce s   f o r   a  s m ar t  m o b ile  d ev ice  w i th i n   a  m o b ile  ed g e - co m p u ti n g   n o d e.   T h e  m o b ile  d ev ice  i n ten d s   t o   o p tim all y   o f f lo ad   th e  co n ten t  o f   a  lis t  o f   h ea v y   task s .   E ac h   ta s k   in   its   lis t   is   ti m e - co n s tr ain ed   w it h   a   p r o p er   d ea d lin e.   T h e  o b ta in ed   r esu lts   s h o w    th e   p er f o r m a n ce   o f   th e  p r o p o s ed   s i m u lated   an n ea li n g   b ase d   alg o r ith m .   B y   o p ti m al l y   ad j u s ti n g   th e  lo ca l  an d   th e  r e m o te   co m p u t in g   f r eq u e n cies,  t h e  p r o p o s ed   i m p le m e n tatio n   s h o w s   t h e  e f f ec ti v en e s s   o f   o u r   s o l u tio n .     I t b r o u g h t   a  r ea l  p r o ce s s i n g   ti m e  e f f icie n c y   w it h   al m o st   a  li n ea r   ex ec u tio n   ti m e  th at   s ati s f ies   t h e  d ec is io n   ti m e   co n s tr ain t s   in   s u c h   ed g e  s y s te m s .   A s   a  f u t u r e  w o r k ,   w e   p lan   to   g en er alize   o u r   s tu d y   to   th e  m u lti - u s er     ca s e  w h ile  w e  i n tr o d u ce   m o r e  r elev an t   p ar a m eter s ,   s u c h   as  n et w o r k   s tate  a n d   w ir el ess   co m m u n icatio n   in ter f er e n ce .       RE F E R E NC E S   [1 ]   R.   Ch e tan   a n d   R.   S h a h a b a d k a r,   “ A   c o m p re h e n siv e   su rv e y   o n   e x it in g   so l u ti o n   a p p ro a c h e s  to w a rd s  se c u rit y   a n d   p riv a c y   r e q u irem e n ts  o f   Io T , ”   I n ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f  El e c tric a l  a n d   Co mp u ter   En g in e e rin g ,   v o l.   8 ,   n o .   4 ,     p p .   2 3 1 9 - 2 3 2 6 ,   2 0 1 8 .   [2 ]   M .   ET S I,   " M o b il e   e d g e   c o m p u ti n g - in tro d u c t o ry   tec h n ica l  w h it e   p a p e r, "   ET S I2 0 1 4 m o b il e ,   2 0 1 4 .   [ On li n e ].   Av a il a b le:   h tt p s:// w ww . e tsi. o rg /n e ws ro o m /n e w s/   [3 ]   P .   M a c h   a n d   Z .   Be c v a r,   “ M o b il e   Ed g e   Co m p u ti n g :  A   S u rv e y   o n   A rc h it e c tu re   a n d   Co m p u tatio n   Of f l o a d in g , ”   IEE E   Co mm u n ica ti o n s S u rv e y s  &   T u to ria ls,   v o l .   1 9 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 2 8 - 1 6 5 6 ,   2 0 1 7 .   [4 ]   T .   S o y a ta,  R.   M u ra lee d h a ra n ,   C.   F u n a i,   M .   Kw o n ,   a n d   W .   He in z e l m a n ,   “ Clo u d - v isi o n :  Re a l - ti m e   f a c e   re c o g n it io n   u sin g   a   m o b il e - c lo u d let - c l o u d   a c c e ler a ti o n   a rc h it e c tu re , ”   in   2 0 1 2   IEE E  sy mp o siu m  o n   c o mp u ter s  a n d   c o mm u n ica t io n s ( IS CC ),   p p .   0 0 0 0 5 9 - 0 0 0 0 6 6 ,   2 0 1 2 .   [5 ]   M .   P a tel,   B.   Na u g h t o n ,   C.   C h a n ,   N.   S p re c h e r,   S .   A b e ta,  a n d   A .   Ne a l,   “ M o b il e - e d g e   c o m p u ti n g   in tr o d u c to ry   tec h n ica l  w h it e   p a p e r, ”   W h it e   p a p e r,  mo b il e - e d g e   c o mp u ti n g   ( M EC)  in d u stry   in i ti a t ive ,   p p .   1 0 8 9 - 7 8 0 1 ,   2 0 1 4 .   [6 ]   X .   L y u ,   H.  T ian ,   C.   S e n g u l,   a n d   P .   Z h a n g ,   “ M u lt iu se r  j o i n t  tas k   o ff lo a d in g   a n d   re so u rc e   o p ti m iza ti o n   i n   p ro x im a te   c lo u d s,”   I EE E  T r a n s a c ti o n s o n   V e h icu la r  T e c h n o lo g y ,   v o l.   6 6 ,   n o .   4 ,   p p .   3 4 3 5 - 3 4 4 7 ,   2 0 1 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   4 ,  A u g u s t 2 0 2 0   :   3 7 5 7  -   3766   3766   [7 ]   M. - H.  C h e n ,   B.   L ian g ,   a n d   M .   Do n g ,   “ Jo i n t  o f f lo a d in g   d e c isio n   a n d   re so u rc e   a ll o c a ti o n   f o r  m u lt i - u se r  m u lt i - tas k   m o b il e   c lo u d , ”   p re se n ted   a t  t h e   2 0 1 6   IEE E   In ter n a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n   Co mm u n ica ti o n s ( ICC),   2 0 1 6 .     [8 ]   L .   Ya n g ,   J.  Ca o ,   H.  Ch e n g ,   a n d   Y.  Ji,  “ M u lt i - u se r  c o m p u tatio n   p a rti ti o n i n g   f o r  late n c y   s e n siti v e   m o b il e   c lo u d   a p p li c a ti o n s,”   IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n   C o mp u ter s ,   v o l.   6 4 ,   n o .   8 ,   p p .   2 2 5 3 - 2 2 6 6 ,   2 0 1 4 .   [9 ]   V .   Ca rd e ll in i ,   e t   a l . ,   “ A   g a m e - th e o re ti c   a p p ro a c h   to   c o m p u ta ti o n   o f f lo a d in g   in   m o b il e   c lo u d   c o m p u ti n g , ”   M a th e ma ti c a l   Pro g ra mm in g ,   v o l .   1 5 7 ,   n o .   2 ,   p p .   4 2 1 - 4 4 9 ,   2 0 1 6 .   [1 0 ]   X .   Ch e n ,   “ De c e n tralize d   c o m p u tatio n   o f f lo a d in g   g a m e   f o r  m o b il e   c lo u d   c o m p u ti n g , ”   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   Pa ra ll e l  a n d   Distri b u ted   S y ste ms ,   v o l.   2 6 ,   n o .   4 ,   p p .   9 7 4 - 9 8 3 ,   2 0 1 4 .   [1 1 ]   X .   C h e n ,   L .   Jia o ,   W .   L i,   a n d   X .   F u ,   “ Ef f icie n t  m u lt i - u se r  c o m p u tatio n   o f f lo a d in g   f o r  m o b il e - e d g e   c lo u d   c o m p u ti n g , ”   IEE E/ ACM   T r a n sa c t io n s  o n   Ne tw o rk in g ,   v o l.   2 4 ,   n o .   5 ,   p p .   2 7 9 5 - 2 8 0 8 ,   2 0 1 6 .   [1 2 ]   L .   P u ,   X .   C h e n ,   J.  X u ,   a n d   X .   F u ,   “ D2 D  f o g g in g :  A n   e n e rg y - e ff icie n t  a n d   in c e n ti v e - a w a re   t a sk   o ff lo a d in g   f ra m e w o rk   v ia  n e t w o rk - a s siste d   D2 D  c o ll a b o ra ti o n , ”   IEE E  J o u rn a l  o n   S e lec ted   Are a s  in   Co mm u n i c a ti o n s ,   v o l.   3 4 ,   n o .   1 2 ,   p p .   3 8 8 7 - 3 9 0 1 ,   2 0 1 6 .   [1 3 ]   A .   A l - S h u w a il i  a n d   O.  S im e o n e ,   “ En e rg y - e ff icie n t  re so u rc e   a ll o c a ti o n   f o r  m o b il e   e d g e   c o m p u ti n g - b a se d   a u g m e n ted   re a li ty   a p p li c a ti o n s,”   I EE E  W ire les s Co mm u n ica t io n s L e tt e rs ,   v o l.   6 ,   n o .   3 ,   p p .   3 9 8 - 4 0 1 ,   2 0 1 7 .   [1 4 ]   T .   F ra n c is  a n d   M .   M a d h iaja g a n ,   “ A   Co m p a riso n   o f   Clo u d   Ex e c u ti o n   M e c h a n ism s:  F o g ,   Ed g e   a n d   Cl o n e   C lo u d   Co m p u ti n g , ”   Pro c e e d in g   o f  t h e   E lec trica l  En g in e e rin g   Co m p u ter   S c ien c e   a n d   In f o rm a ti c s ,   p p .   4 4 6 - 4 5 0 ,   2 0 1 7 .   [1 5 ]   L .   P a ll a v i,   A .   Ja g a n ,   a n d   B.   T .   Ra o ,   “ ERM O²   a lg o rit h m :  a n   e n e rg y   e ff i c ien t  m o b il it y   m a n a g e m e n t  in   m o b il e   c l o u d   c o m p u ti n g   sy st e m   f o r  5 G   h e tero g e n e o u s  n e tw o rk s,”   In ter n a t io n a l   J o u rn a l  o f  El e c trica l  a n d   Co m p u t e r  En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,  v o l.   9 ,   n o .   3 ,   p p .   1 9 5 7 - 1 9 6 7 ,   2 0 1 9 .   [1 6 ]   P .   P ra k a sh ,   K.  Da rsh a u n ,   P .   Ya a z h len e ,   M . V .   G a n e sh ,   a n d   B.   V a su d h a ,   “ F o g   Co m p u ti n g :  Iss u e s,  Ch a ll e n g e s     a n d   F u tu re   Dire c ti o n s,”   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f   El e c trica l  a n d   Co mp u ter   E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l .   7 ,   n o .   6 ,     p p .   3 6 6 9 - 3 6 7 3 ,   2 0 1 7 .   [1 7 ]   J.  W a n g ,   J.  P a n ,   F .   Esp o sito ,   P .   Ca l y a m ,   Z.   Ya n g ,   a n d   P .   M o h a p a tra,  “ Ed g e   Clo u d   Of f lo a d in g   A l g o rit h m s:  Iss u e s,  M e th o d s,  a n d   P e rsp e c ti v e s,”   ACM   Co mp u ti n g   S u rv e y s ,   v o l.   5 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 - 2 3 ,   F e b .   2 0 1 9     [1 8 ]   Y.  Ja ra r w e h ,   M .   A l - Ay y o ub ,   M .   A l - Qu ra a n ,   A .   T .   L o ’a i,   E.   Be n k h e li f a ,   “ De la y - a wa re   p o w e r  o p ti m iz a ti o n   m o d e l   f o r  m o b il e   e d g e   c o m p u ti n g   sy ste m s,”   Per so n a l  a n d   Ub i q u i to u s Co mp u ti n g ,   v o l.   2 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 0 6 7 - 1 0 7 7 ,   2 0 1 7 .   [1 9 ]   M. - H.  Ch e n ,   B.   L ian g ,   a n d   M .   D o n g ,   “ Jo i n t  o f f lo a d in g   a n d   re so u r c e   a ll o c a ti o n   f o r  c o m p u tati o n   a n d   c o m m u n ica ti o n   in   m o b il e   c lo u d   w it h   c o m p u ti n g   a c c e ss   p o in t, ”   p re se n ted   a t  t h e   IEE E  INFOCOM   2 0 1 7 - IEE E  Co n fer e n c e   o n   Co mp u ter   C o mm u n ica ti o n s ,   2 0 1 7 .     [2 0 ]   H.  L i,   “ M u lt i - tas k   Off lo a d in g   a n d   Re so u rc e   A ll o c a ti o n   f o r  E n e rg y - E ff icie n c y   i n   M o b il e   E d g e   Co m p u ti n g , ”   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  C o mp u ter   T e c h n iq u e s ,   v o l.   5 ,   n o .   1 ,   p p .   5 - 1 3 ,   2 0 1 8 .   [2 1 ]   B. - G .   Ch u n ,   S .   Ih m ,   P .   M a n iatis,  M .   Na ik ,   a n d   A .   P a tt i,   “ Clo n e c lo u d :  e las ti c   e x e c u ti o n   b e tw e e n   m o b il e   d e v ice   a n d   c lo u d , ”   p re se n ted   a t  t h e   Pro c e e d i n g s  o f  t h e   six th   c o n fer e n c e   o n   Co mp u ter   sy ste ms ,   2 0 1 1 .     [2 2 ]   Y.  M a o ,   J.  Z h a n g ,   a n d   K.  B .   L e taie f ,   “ D y n a m ic  c o m p u tatio n   o f f lo a d in g   f o r  m o b il e - e d g e   c o m p u ti n g   w it h   e n e rg y   h a rv e stin g   d e v ice s,”   IEE E  J o u rn a l  o n   S e lec ted   Are a s i n   C o mm u n ica ti o n s ,   v o l .   3 4 ,   n o .   1 2 ,   p p .   3 5 9 0 - 3 6 0 5 ,   2 0 1 6 .   [2 3 ]   M .   EL   G h m a r y ,   M .   O.  C h e rk a o u i   M a lk i,   Y.  Hm i m z ,   a n d   T .   Ch a n y o u r,   “ En e rg y   a n d   Co m p u tatio n a l  Re so u rc e s   Op ti m iza ti o n   in   a   M o b il e   Ed g e   Co m p u ti n g   No d e , ”   in   2 0 1 8   9 th   I n ter n a ti o n a l  S y mp o siu m  o n   S ig n a l,   Ima g e ,   Vi d e o   a n d   Co mm u n ica t io n s ( IS IVC),   p p .   3 2 3 - 3 2 8 ,   2 0 1 8 .   [2 4 ]   M .   El   G h m a r y ,   T .   Ch a n y o u r,   Y.  H m i m z ,   a n d   M .   O.  C h e rk a o u i   M a lk i,   “ Eff icie n t  m u lt i - tas k   o ff lo a d in g   w it h   e n e rg y   a n d   c o m p u tatio n a l  re so u rc e s  o p ti m iz a ti o n   in   a   m o b il e   e d g e   c o m p u ti n g   n o d e , ”   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  El e c trica l   and   Co m p u ter   E n g i n e e rin g   ( IJ E CE) ,   v o l.   9 ,   n o .   6 ,   p p .   4 9 0 8 - 4 9 1 9 ,   2 0 1 9 .   [2 5 ]   K.  Zh a n g ,   e t  a l. ,   “ En e rg y - e ff icie n t  o f f lo a d in g   f o r  m o b il e   e d g e   c o m p u ti n g   in   5 G   h e tero g e n e o u s  n e tw o rk s,”   IEE E  a c c e ss ,   v o l.   4 ,   p p .   5 8 9 6 - 5 9 0 7 ,   2 0 1 6 .   [2 6 ]   Z.   F a n ,   H.  S h e n ,   Y.  W u ,   a n d   Y.  L i,   “ S im u late d - A n n e a li n g   L o a d   Ba lan c in g   f o r  Re so u rc e   A ll o c a ti o n   i n   Cl o u d   En v iro n m e n ts,”  p re se n ted   a t  t h e   2 0 1 3   In ter n a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n   Pa r a ll e l  a n d   Distri b u t e d   Co mp u ti n g ,   Ap p li c a ti o n s  a n d   T e c h n o l o g ies ,   2 0 1 3 .     [2 7 ]   L .   Ch e n ,   J.  W u ,   X .   L o n g ,   a n d   Z .   Zh a n g ,   “ ENG INE:  Co st  Eff e c ti v e   O ff lo a d in g   in   M o b il e   E d g e   Co m p u ti n g   w it h     F o g - Clo u d   C o o p e ra ti o n , ”   a rXiv  p re p rin t  a rX iv:1 7 1 1 . 0 1 6 8 3 ,   p p .   1 - 1 1 ,   2 0 1 7 .   [2 8 ]   K.  L iu ,   J.  P e n g ,   H.  L i,   X .   Zh a n g ,   a n d   W .   L iu ,   “ M u lt i - d e v ice   ta sk   o ff lo a d in g   w it h   ti m e - c o n stra in ts  f o r  e n e rg y   e ff ici e n c y   in   m o b il e   c lo u d   c o m p u ti n g , ”   Fu t u re   Ge n e r a ti o n   C o mp u t e r S y ste ms ,   v o l.   6 4 ,   p p .   1 - 1 4 ,   2 0 1 6 .   [2 9 ]   W .   Ch e n ,   D.  W a n g ,   a n d   K.  L i,   “ M u lt i - u se r  m u lt i - tas k   c o m p u tatio n   o f f lo a d in g   in   g re e n   m o b il e   e d g e   c lo u d   c o m p u ti n g , ”   IEE E  T r a n s a c ti o n s o n   S e rv ice s Co mp u ti n g ,   v o l   1 2 ,   n o .   5 ,   p p .   7 2 6 - 7 3 8 ,   2 0 1 8 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.