移动边缘计算中基于分层博弈的接入控制与资源分配算法研究

Mobile Edge Computing (MEC) has a wide range of applications, such as in dynamic business management and localization with characteristics of big data, marginalized security and privacy protection and so on. However, the high-bandwidth low-delay, the heterogeneous of mass nodes and resource-constraint will bring new challenges for the effectiveness and security of access control mechanism in MEC. Thus, this project will introduce hierarchical game in trust access control mechanism for MEC, establishing efficient and security access control and resource allocation algorithms based on hierarchical game. Firstly, this project will introduce hierarchical mechanism and exploit Bayesian theory for constructing trust mechanism, and then propose a hierarchical trust mechanism which has a high robustness and convergence. Secondly, in order to solve the problem that there will be inefficient and susceptible to attacks from malicious behavior in the traditional access control mechanisms, it will incorporate the proposed trust mechanism and hierarchical game in access control, which can improve resource utilization and access security. Finally, it proposes a hierarchical auction for bandwidth allocation/re-allocation, guaranteeing the efficiency and security of bandwidth utilization. The research results of this project can provide corresponding theoretical and technical supports for optimization in dada transmission performance and resource management over MEC.

移动边缘计算在具有海量数据特征的业务动态管理及本地化处理、边缘化安全隐私防护等领域有广泛的应用前景。然而，由于其具有高带宽低时延、边缘设备的异质性与资源受限等特点，使得高效安全的接入控制机制变得更加复杂。为此，本项目将分层博弈论引入到移动边缘计算可信接入控制机制中，拟建立高效安全的基于分层博弈的接入控制与带宽分配算法。首先，针对信任机制构建问题，引入分层结构并结合贝叶斯理论，拟提出面向移动边缘计算的具有高鲁棒性与快收敛的分层信任机制。其次，在可信接入控制中采用分层博弈用于解决传统接入控制在移动边缘计算中低效且易受恶意行为攻击的问题，进而提高资源利用率和接入的安全性。最后，为了提高带宽资源的利用率及使用安全性，基于所提分层信任机制拟提出一种基于分层拍卖博弈的可信带宽分配/再分配算法。本项目研究可为移动边缘计算的传输性能及资源优化技术提供理论基础与技术支撑。

移动边缘计算在具有海量数据特征的业务动态管理及本地化处理、边缘化安全隐私防护等领域有广泛的应用前景。然而，由于其具有高带宽低时延、边缘设备的异质性与资源受限等特点，使得高效安全的接入控制机制和资源管理机制变得更加复杂。为此，本课题致力于将博弈论及优化理论引入到移动边缘计算可信接入控制及资源管理机制中，着重研究基于博弈与优化理论的接入及资源管理策略并分析其性能。主要包括：1.基于分层信任机制，构建基于分层博弈的可信接入机制；2. 基于区块链的分布式的轻量级并采用基于投票机制的共识算法的接入控制策略；3. 基于信任机制的用户选择及基于博弈论的资源分配策略；4. 基于优化算法的移动边缘计算资源管理策略。我们在研究接入控制策略中，采用了基于区块链的分布式的轻量级接入控制策略及基于分层博弈的可信接入控制机制。此研究成果发表至IEEE ICCC 2018。在基于博弈理论的资源分配策略中，考虑了在网络中参与用户存在个体自私性和社会自私性的情况，资源受限且恶意节点存在的无线网络环境，可信资源管理问题及边缘计算网络中存在障碍物环境，提出对应的资源管理机制并进行了性能评估。相关研究成果发表至IEEE ISCC 2019，Wireless Personal Communications，提交至IEEE Transactions on Communications 等国际会议及期刊。针对边缘计算网络中频谱/信道管理，任务分配，缓存管理及拥塞处理问题，采用优化理论（如，粒子群算法，纳什均衡，斯坦伯格博弈，协作学习，ADMM）对其进行资源最优化管理，提出相应的策略并进行性能评估。另外，对面向能量采集的边缘计算现状进行了综述并提出了未来相关研究问题。相关研究成果发表至IEEE HPCC 2019，IEEE Access, KSII Transactions on Internet and Information Systems，提交至IEEE Transactions on Mobile Computing 等国际会议及期刊。这些工作将对边缘计算中资源管理理论研究和实际应用产生重要影响，具有重要的理论意义和应用价值。

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