Mobile data and computation offloading in mobile cloud computing

Le trafic mobile augmente considérablement en raison de la popularité des appareils mobiles et des applications mobiles. Le déchargement de données mobiles est une solution permettant de réduire la congestion du réseau cellulaire. Le déchargement de calcul mobile peut déplacer les tâches de calcul d'appareils mobiles vers le cloud. Dans cette thèse, nous étudions d'abord le problème du déchargement de données mobiles dans l'architecture du cloud computing mobile. Afin de minimiser les coûts de transmission des données, nous formulons le processus de déchargement des données sous la forme d'un processus de décision de Markov à horizon fini. Nous proposons deux algorithmes de déchargement des données pour un coût minimal. Ensuite, nous considérons un marché sur lequel un opérateur de réseau mobile peut vendre de la bande passante à des utilisateurs mobiles. Nous formulons ce problème sous la forme d'une enchère comportant plusieurs éléments afin de maximiser les bénéfices de l'opérateur de réseau mobile. Nous proposons un algorithme d'optimisation robuste et deux algorithmes itératifs pour résoudre ce problème. Enfin, nous nous concentrons sur les problèmes d'équilibrage de charge afin de minimiser la latence du déchargement des calculs. Nous formulons ce problème comme un jeu de population. Nous proposons deux algorithmes d'équilibrage de la charge de travail basés sur la dynamique évolutive et des protocoles de révision. Les résultats de la simulation montrent l'efficacité et la robustesse des méthodes proposées. Global mobile traffic is increasing dramatically due to the popularity of smart mobile devices and data hungry mobile applications. Mobile data offloading is considered as a promising solution to alleviate congestion in cellular network. Mobile computation offloading can move computation intensive tasks and large data storage from mobile devices to cloud. In this thesis, we first study mobile data offloading problem under the architecture of mobile cloud computing. In order to minimize the overall cost for data delivery, we formulate the data offloading process, as a finite horizon Markov decision process, and we propose two data offloading algorithms to achieve minimal communication cost. Then, we consider a mobile data offloading market where mobile network operator can sell bandwidth to mobile users. We formulate this problem as a multi-item auction in order to maximize the profit of mobile network operator. We propose one robust optimization algorithm and two iterative algorithms to solve this problem. Finally, we investigate computation offloading problem in mobile edge computing. We focus on workload balancing problems to minimize the transmission latency and computation latency of computation offloading. We formulate this problem as a population game, in order to analyze the aggregate offloading decisions, and we propose two workload balancing algorithms based on evolutionary dynamics and revision protocols. Simulation results show the efficiency and robustness of our proposed methods.

Keyphrases: Informatique mobile, Informatique dans les nuages, Théorie des jeux, Processus de Markov, Cloud computing, Mobile computing, Cloud computing, Game theory, Markov process