Emerging applications such as Augmented Reality, the Internet of Vehicles and Remote Surgery require both computing and networking functions working in harmony. The End-to-end (E2E) quality of experience (QoE) for these applications depends on the synchronous allocation of networking and computing resources. However, the relationship between the resources and the E2E QoE outcomes is typically stochastic and non-linear. In order to make efficient resource allocation decisions, it is essential to model these relationships. This article presents a novel machine-learning based approach to learn these relationships and concurrently orchestrate both resources for this purpose. The machine learning models further help make robust allocation decisions regarding stochastic variations and simplify robust optimization to a conventional constrained optimization. When resources are insufficient to accommodate all application requirements, our framework supports executing some of the applications with minimal degradation (graceful degradation) of E2E QoE. We also show how we can implement the learning and optimization methods in a distributed fashion by the Software-Defined Network (SDN) and Kubernetes technologies. Our results show that deep learning-based modelling achieves E2E QoE with approximately 99.8\% accuracy, and our robust joint-optimization technique allocates resources efficiently when compared to existing differential services alternatives.


翻译:最新应用软件,如增强现实、车辆互联网和远程外科手术等新兴应用软件,需要同时使用计算机和网络功能。这些应用的 " 端到端 " 经验质量(QoE)取决于网络和计算资源的同步分配。然而,资源与E2E QoE结果之间的关系一般是随机的和非线性。为了做出有效的资源分配决定,必须模拟这些关系。本篇文章提出了一种基于计算机学习的新颖方法,以学习这些关系,同时为此同时为两者调控资源。机器学习模型进一步帮助就随机变化作出强有力的分配决定,并将稳健的优化简化到常规的限制优化。当资源不足以满足所有应用要求时,我们的框架支持一些应用软件与E2E QE结果的最小降解(可见降解)和非线性。我们还展示了我们如何通过软件定义网络(SDN)和Kubernetes技术以分布方式实施学习和优化方法。我们的成果显示,在以高超强的E2E.8为基准的模型化技术下,将我们的现有技术配置到最强的E2EQ。

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