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

Análisis de soluciones tecnológicas que utilicen el uso compartido de espectro y propuestas técnicas para su implementación en el marco normativo peruano

El espectro radioeléctrico es el insumo esencial para prestar servicios inalámbricos. Un correcto y eficiente uso del mismo permite que los prestadores de estos servicios, en particular, los servicios móviles, puedan atender de manera eficaz y con calidad de servicio a sus usuarios en un escenario en donde se observa una creciente demanda exponencial de datos y de dispositivos conectados a la Internet. No obstante, el espectro radioeléctrico para servicios inalámbricos es un recurso escaso, por lo que establecer el máximo provecho de uso, utilizando soluciones tecnológicas que permitan compartir el uso del mismo entre diversos servicios inalámbricos, con el menor grado de interferencia entre ellos es de suma utilidad para maximizar el uso eficiente del espectro. Es así que la presente tesis, tiene como objetivo explorar diversas soluciones tecnológicas y regulatorias como: i) el Roaming Nacional, ii) la compartición de infraestructura activa con espectro compartido, iii) la asignación dinámica de espectro, iv) los operadores móviles virtuales y v) los operadores de infraestructura móvil rural, que permitan compartir de manera efectiva el uso del espectro radioeléctrico y mejorar el uso eficiente del mismo. Para ello, se realiza una revisión del estado del arte de dichas soluciones tecnológicas y regulatorias, se revisa la experiencia internacional de la implementación de las mismas en Latinoamérica Europa y Asia, así como un análisis técnico y regulatorio de las ventajas y desventajas de las mismas. Luego de ello, se proponen criterios técnicos que se deben de considerar en caso se implementen dichas soluciones tecnológicas en el mercado peruano, ya sea de manera obligatoria para todo el sector o criterios técnicos generales para aprobar acuerdos privados entre operadores móviles. Asimismo, se mencionan cuáles serían los cambios normativos necesarios para la implementación de las mismas a nivel regulatorio. Finalmente, como parte de las recomendaciones de la presente tesis se propone una línea de tiempo de adopción de dichas alternativas tecnológicas revisadas, así como propuestas para realizar proyectos pilotos que contemple el uso de los Espacios en Blanco de Espectro por el Fondo de Inversión en Telecomunicaciones. Asimismo, se recomienda que para futuros estudios, se estima necesario que se estudie una nueva metodología de que permita al concedente del espectro radioeléctrico en el Perú (Ministerio de Transporte y Comunicaciones) evaluar de mejor manera las metas de uso del espectro radioeléctrico en las concesiones de espectro, toda vez que la actualmente vigente no permite maximizar el uso eficiente del espectro radioeléctrico. Asimismo, se recomienda incentivar el uso del espectro no licenciado en conjunto con espectro licenciado por parte de los operadores móviles, con la finalidad de brindar mayores facilidades para atender la exponencial demanda de datos del sector, mediante la revisión de regulaciones que permitan un uso justo del espectro en bandas como la de 5.8 GHz.Tesi