面向工业互联网的约束多目标任务卸载:利用基站可分性的分解多任务方法及其精确帕累托前沿合成

《Computers》:Exploiting Base-Station Separability in Constrained Multiobjective Task Offloading for the Industrial Internet of Things: A Decomposition Multitasking Method with Exact Pareto-Front Synthesis

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月20日 来源:Computers 5.2

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   在工业物联网(IIoT)部署中,移动边缘计算(MEC)将计算密集型任务卸载,由此形成一个受约束的双目标优化问题(MTOP),需要在时间延迟与能耗之间进行权衡。我们证明该基准问题在微基站(MiBS)区域之间是**完全可分离**的:其延迟目标和能耗目标在各区域间可加,且唯一的耦合

  在工业物联网(IIoT)部署中,移动边缘计算(MEC)将计算密集型任务卸载,由此形成一个受约束的双目标优化问题(MTOP),需要在时间延迟与能耗之间进行权衡。我们证明该基准问题在微基站(MiBS)区域之间是**完全可分离**的:其延迟目标和能耗目标在各区域间可加,且唯一的耦合因素——小区内干扰——仅在区域内产生作用。基于这一性质,我们提出了一种结构感知的分解多任务方法CR-MTMEMTO-D,将每个区域视为一个独立的子任务,使用可行性修复的NSGA-II进行求解,并通过取各区域Pareto前沿Minkowski和的非支配子集来重构全局可行Pareto前沿——这是一种精确的组合方式,不会增加全局评估次数。在12个实例(45–432个变量,20个随机种子)上,该方法在每个实例上均取得了最优的超体积(HV)和IGD指标(平均HV为0.9340,而普通NSGA-II基线为0.8021;平均排名为1.00),且优势随问题规模增大而扩大;由于每次评估都是区域级主任务,在总评估次数匹配的条件下结果不变。可行性优先的接受门控保证了种群的完全可行性。在匹配预算条件下,带有赌博机控制迁移的廉价任务池方法未带来显著收益,这进一步说明了结构分解方法的优越性。
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