边缘计算中的移动终端协作机制与任务调度方法研究

By extending resources from centralized cloud computing data centers to network edges and mobile terminals, edge computing can overcome the inherent drawbacks of the centralized processing model of cloud computing. However, the independent and dispersed heterogeneous mobile terminals cannot act as resource carriers of edge computing because of their limited capabilities and the differences in capabilities among them. Therefore, it is urgent to study effective collaboration mechanism of mobile terminals, so as to solve the basic problem of how edge computing exerts the capabilities of mobile terminals. This project starts from the basic network communication and computational processing needs of mobile terminals and aims at the problems and deficiencies of the existing research works to carry out the research on multi-mobile terminal collaboration mechanisms and task scheduling methods in edge computing. First, this project will study and build a multi-hop content sharing framework based on game theory, so as to realize directly connected mobile terminals to obtain content data through mutual collaboration. Second, this project will explore and design an online auction-driven mobile data rate trading mechanism, so that mobile terminals could trade real-time data rate and cooperate with each other to complete network communications. Finally, this project will study and propose a collaborative mobile task execution algorithm based on auction theory to realize multiple mobile terminals cooperate to complete computing tasks. This project will break through the key technology of mobile terminal resource management of edge computing, which has important theoretical and practical significance for promoting the development of edge computing.

通过将资源从集中式的云计算数据中心扩展到网络边缘和移动终端，边缘计算可以克服云计算集中式处理模式的固有缺陷。但是，独立分散的异构移动终端由于自身有限的能力以及相互之间的能力差异无法作为边缘计算资源的承载体。因此，亟需研究有效的移动终端协作机制解决边缘计算如何发挥移动终端的能力这个基础问题。本项目从移动终端基本的网络通信和计算处理的需求出发，针对现有研究工作存在的问题和不足，开展边缘计算中的多移动终端协作机制和任务调度方法研究。首先研究构建一种基于博弈论的多跳内容分享框架，实现直连移动终端相互协作获取内容。其次，探索设计一种在线拍卖驱动的移动数据速率交易机制，使得移动终端之间可以交易实时数据速率，协作完成网络通信。最后，研究提出一种基于拍卖理论的合作移动任务执行算法，实现多移动终端合作完成计算任务。项目将突破边缘计算的移动终端资源管理关键技术，对于促进边缘计算的发展具有重要的理论和现实意义。

通过将资源从集中式的云计算数据中心扩展到网络边缘和移动终端，边缘计算可以有效克服云计算集中式处理模式的固有缺陷。但是，独立分散的异构移动终端由于自身的能力有限以及相互之间的能力差异无法作为边缘计算资源的承载体。因此，亟需研究有效的移动终端协作机制来解决边缘计算如何充分发挥移动终端的能力这个基础问题。本项目从移动终端基本的网络通信和计算处理的需求出发，针对现有相关研究工作存在的问题和不足，开展了边缘计算中的多移动终端协作机制和任务调度方法研究。首先研究构建了一种基于博弈论的多跳内容分享框架，实现了直连移动终端相互协作获取内容，从而有效降低蜂窝网络日益增长的压力。其次，探索设计了一种在线拍卖驱动的移动数据速率交易机制，使得移动终端之间可以交易实时数据速率，协作完成网络通信，提升移动网络资源的使用效率。最后，研究提出了一种基于拍卖理论的合作移动任务执行算法，实现多移动终端合作完成计算任务，使得移动终端设备的能力可以有效被发挥。项目的研究突破了边缘计算的移动终端资源管理的关键技术，对于促进边缘计算中的移动终端的协作具有重要的理论意义和广阔的应用前景。