移动云动态应用分流决策及传输调度优化研究

The effect of wireless smart terminal mobility, restricted computing resource, limited energy reservation for Mobile Cloud Computing (MCC) is researched. In order to expand the computation ability as well as minimize the energy consumption of wireless smart terminals to enhance user experience, this project studies the theories and methods to improve the performance of MCC. Combining the random character of the transmission link, the task queue dynamics of mobile terminal and the cloud, the cost factors as execution time, transmission power consumption and executive power consumption of application offloading is considered. An application offloading decision-making scheme and a transmission scheduling algorithm based on Lyapunov theory and queuing theory are proposed. Finally, a joint optimization of the application offloading decision-making and transmission scheduling based on game theory and multiple-objective optimization theory is studied.

本项目研究无线智能终端移动性、计算资源和能量储备有限性对移动云计算的影响及其改善移动云计算性能的理论与方法。综合考虑应用分流的执行时间、传输功耗和执行功耗等代价因素，结合传输链路特性的动态变化、移动端和云端任务队列的动态性，运用李亚普诺夫优化理论研究应用分流决策，基于排队理论研究应用分流的动态传输调度方案，并通过博弈论和多目标优化进行综合的应用分流决策与传输调度。为扩展无线智能终端计算能力，减少无线智能终端能量消耗，增强用户体验提供理论支撑。

应用分流技术（application offloading，又称为应用卸载技术）可借助云端强大的计算资源来执行移动智能终端的复杂应用，减少智能终端应用的执行时间和能耗，增强用户体验。因此，本课题围绕移动云计算结构下的应用卸载技术，开展并完成了一系列研究工作，相关内容涵盖了移动云计算系统下重要模型（如无线信道模型、传输协议、移动终端及云端模型等）构建、动态应用卸载决策、传输调度方案、协作部分卸载、计算配置以及联合调度-配置等算法设计。与此同时，项目组还研究了基站电池容量有限性、可再生能源动态随机性、基站负载动态性、基站间协作、能量收集等因素对基站消耗固定电网电量的影响，提出了减少固定电网电耗的能量协作及功率控制算法，实现绿色通信。课题期间共发表论文和专利40篇，其中SCI检索论文5篇，EI检索论文6篇，相关技术发明专利申请和授权11项，核心期刊论文18篇。本课题取得了预期成果，为应用卸载技术的实际应用奠定了很好的理论基础。