Novel Delivery Schemes for Decentralized Coded Caching in the Finite File Size Regime
本文分析了分散式缓存系统中缓存大小和下载速率之间的可实现的权衡与未编码的缓存放置最初由Maddah-Ali和Niesen提出。它提出了两个新的交付计划，利用多播的机会，出现时，一个文件是由多个用户的需求。这些交付方案是已知方案对文件大小有限的制度的扩展。数值评估的情况下，文件的均匀流行度表明，所提出的计划优于以前的所有值的缓存大小。
2017-05-24 cs.IT math.IT
Updating Content in Cache-Aided Coded Multicast
出于应用程序的动态更新，但相关的数据，如内容分发网络和分布式文件共享系统的设置，我们研究了一个单源多目的地网络编码的多播问题，在一个高速缓存辅助网络。我们专注于模型的缓存主要位于附近的目的地，而源没有缓存。源观察相关帧的序列，并且期望在不访问先前帧的情况下进行逐帧编码。我们提出了一种新的方案，显示了如何可以有利地使用缓存来降低组播的整体成本，即使源编码没有访问过去的数据。我们的缓存设计和更新方案适用于为相应的无缓存网络设计的任何网络代码选择，在很大程度上是分散的，适用于任意网络。我们研究的凸关系的优化问题，结果形成的总成本函数。优化问题的结果决定了速率分配和缓存策略。大量的仿真结果证实了理论的发展。
2018-05-01 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Fog-Aided D2D Networks with Multicast-Based Opportunistic Content Delivery
在本文中，我们开发了一个全面的和易于处理的分析框架的基础上随机几何评估大规模雾辅助设备到设备（F-D2 D）网络的性能与机会内容组播。作为分析的一部分，为了解决来自不能高速缓存的常规用户设备（C-UE）的文件请求的竞争，考虑了用于高速缓存使能的雾用户设备（F-UE）的两种简单而典型的候选文件选择方案，即随机文件选择（RFS）方案和最多请求文件选择（MRFS）方案。此外，为了抑制F-UE的并发传输之间的有害干扰，通过探索机会性频谱接入（OSA）的思想，提出了一种基于组播的机会性内容分发策略。假设分散的概率缓存，我们首先推导出F-UE的激活概率。然后，通过采用适当的近似，评估F-D2 D网络的高速缓存命中概率、覆盖概率，从而评估F-D2 D网络的成功内容递送概率（SCDP）。我们还开发了一个迭代算法的基础上的梯度投影方法，以获得一个次优的缓存策略的SCDP最大化。大量的仿真和数值结果验证了我们的分析，并证明了所提出的基于组播的机会主义内容分发策略的优越性能。
2022-07-17 cs.IT math.IT
On the Capacity of Wireless Multicast Networks
研究了受覆盖约束（最小服务质量）的组播网络中平均速率最大化问题。假设信道状态信息仅在接收端和单天线节点处可用，在硬覆盖约束和软覆盖约束两种情况下，推导出网络中随机用户可达到的最高期望速率，称为期望典型速率。在第一种情况下，覆盖率用中断概率表示，而在第二种情况下，期望速率应满足一定的最小要求。结果表明，在这两种情况下的最佳解决方案（实现最高预期的典型速率为给定的覆盖范围的要求）是通过一个无限层叠加码，其中不同层之间的最佳功率分配推导出来。对于MISO的情况下，提出了一个次优的编码方案，这是渐近最优的，当发射天线的数量增长至少与网络中的用户数量的几何。
2008-05-28 cs.IT math.IT
Throughput Bound of XOR Coded Wireless Multicasting to Three Clients
众所周知，在$GF(2)$上构造码字以最小化单跳无线多播的传输次数是NP完全问题。当有限字段大小$q$大于或等于客户端数量$q\geq n$时，可以在多项式时间内为所有$n$客户端构造线性独立码字，称为最大距离可分离（MDS）码。在本文中，我们量化的确切的最小传输次数为多播网络使用纠删码时，$q=2$和$n=3$，使$q<n$。我们首先表明，使用马尔可夫链模型来获得这样的网络的传输的最小数量是有限的输入数据包的数量非常少。然后，我们使用组合的方法来推导出一个上界的确切的最小传输次数。我们的研究结果表明，使用XOR编码和MDS编码的预期传输次数之间的差异是可以忽略不计的$n=3$。
2015-12-16 cs.IT cs.NI math.IT
An asymptotically optimal push-pull method for multicasting over a random network
我们考虑全播和多播流的问题，无论是所有的节点或只有一个子集的节点可以在会话中。来自会话中每个节点的流量必须发送到会话中的每个其他节点。如果会话不包含所有节点，则剩余节点充当中继。节点之间由无向链路连接，链路容量为独立同分布的随机变量。我们研究了容量区域（网络编码）在大量节点的限制下的渐近性，并证明了归一化和速率几乎必然收敛到一个常数。然后，我们提供了一个分散的推挽式算法，渐近实现这个归一化的总和速率，而无需网络编码。
2013-02-08 cs.IT cs.NI math.IT
Fast Group Scheduling for Downlink Large-Scale Multi-Group Multicast Beamforming
针对下一代无线网络海量用户接入下的多组多播下行传输问题，提出三阶段联合组调度与波束成形方案，通过两种低复杂度调度算法利用组间空间特性，在低复杂度下有效提升最小用户吞吐量。
2024-06-25 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Layered Transmission in Multicast Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文考虑了无线同步信息和功率传输的安全分层传输系统的下行链路多播发射波束成形。我们研究了在存在被动窃听者和能量收集接收器的情况下，最小化总发射功率的功率分配算法设计。该算法设计被表述为非凸优化问题。我们的问题制定促进了能源信号的双重使用，提供安全的通信和促进有效的能源传输。此外，我们考虑到在空闲的接收器和异构的服务质量服务质量（QoS）的多播视频接收器的能量收集所需的最小功率。鉴于问题的棘手性，我们重新考虑的问题，通过替换一个非凸的概率约束与凸的确定性约束。然后，半定规划松弛（SDR）的方法被采用，以获得重新制定的问题的上解。随后，充分条件的全局最优解的重新制定的问题。此外，我们提出了两个次优的功率分配方案的上界解的基础上。仿真结果表明，所提出的方案相比，各向同性能量信号产生的优异性能和显着的发射功率节省。
2014-01-17 cs.IT math.IT
On the geometry of wireless network multicast in 2-D
我们提供了一个几何解决方案的最佳中继定位问题，以最大限度地提高低信噪比网络的组播速率。我们考虑的网络，包括一个单一的源，多个接收器和唯一的中间和定位节点作为中继。我们构建网络的超图的系统节点从底层的信息理论模型的低信噪比制度，使用叠加编码和FDMA结合（我们称之为“可实现的超图模型”）。我们做出以下贡献。1)我们发现，最佳的中继定位最大限度地提高组播速率的问题可以完全解耦的流量优化，通过注意和利用组播流的几何特性。2)最大化多播速率的所有流在最多两条路径上连续发送。中继位置仅取决于一条路径（两条路径中的一条），而与系统中的接收器节点的数量无关。随后，我们提出了简单而有效的几何算法来计算最佳中继位置。3)最后，我们表明，在我们的模型在最佳中继位置，最大化的组播速率和割集界之间的差异是最小的。我们解决了所有（Ps，Pr）对源和中继发送功率和路径损耗指数α大于2的问题。
2011-05-31 cs.IT cs.NI math.IT
New Order-Optimal Decentralized Coded Caching Schemes with Good Performance in the Finite File Size Regime
Maddah-Ali和Niesen提出了一种基于独立随机内容放置的分散编码缓存方案，并已被证明在文件大小达到无穷大时实现了顺序最优的内存负载权衡。然后，Shanmugam等人相继表明，在文件大小有限的实际操作制度中，这种方案产生的负载增益要小得多。在本文中，我们提出了一个分散的随机编码缓存方案和一个部分分散的顺序编码缓存方案，在内容放置阶段具有不同的协调要求。建议的内容放置和交付方法的目的是确保丰富的编码组播的机会，在内容交付阶段时，文件大小是有限的。我们首先分析了这两个计划的负载，并表明顺序计划优于随机计划在有限的文件大小制度。我们还表明，我们提出的方案优于Maddah-Ali-Niesen和Shanmugam等人。的分散计划有限的文件大小，当用户数量足够大。然后，我们表明，我们的计划实现了相同的内存负载权衡Maddah-Ali-Niesen的分散计划时，文件大小趋于无穷大，因此也是为了最优的。最后，我们分析了这两种方案的负载增益，并描述了相应的所需的文件大小。
2017-01-10 cs.IT math.IT
Minimum cost mirror sites using network coding: Replication vs. coding at the source nodes
网络上的内容分发通常通过使用镜像站点来实现，镜像站点保存文件或其部分的副本，以避免由于对单个位置的过度需求而引起的拥塞和延迟问题。因此，存在分布式存储解决方案，其将文件划分为片段并将片段的副本（复制）或片段的编码版本（编码）放置在多个源节点处。我们考虑一个网络，它使用网络编码的多播文件。有一组源节点，其中包含文件片段的子集或编码版本。给定存储解决方案的成本被定义为存储成本和支持组播所需的流的成本之和。我们的兴趣是以最低的综合成本找到存储容量和流量。利用信息测度理论，给出了相应的优化问题。特别是，我们表明，当有两个源节点，有没有考虑子集源的损失。对于三个源节点，我们推导出一个严格的上限之间的编码和未编码的情况下的成本差距。我们还提出了用于确定源节点的内容的算法。
2010-09-27 cs.IT math.IT
On Decentralized Linearly Separable Computation With the Minimum Computation Cost
本文研究完全去中心化场景下计算成本最小的线性可分计算问题，提出循环数据分配下最优的分布式计算方案，揭示了边信息对通信成本的影响与K_c取值的关联。
2024-01-29 cs.IT math.IT
Network Coding in a Multicast Switch
研究了纵横交换机中组播流的服务问题。流内线性网络编码被示出实现比没有编码的情况下更大的速率区域。一个交通模式，这是实现编码，但需要一个开关加速时，编码是不允许的。编码的速率区域可以以简单的图论方式表征，根据“增强冲突图”的稳定集多面体。没有这样的图论表征是已知的扇出分裂的情况下，没有编码。编码实现100%吞吐量所需的最小加速比被证明是上界的增强冲突图的不完美率。当应用于仅具有单播和广播的KxN交换机时，这给出了关于加速的min{（2K-1）/K，2N/（N+1）}的界限。这表明，通常在硬件中实现的加速通常可以由可以在软件中完成的网络编码代替。计算离线时间表（使用流量的先验知识）减少到分数加权图着色。一个图论的在线调度算法（只使用队列占用信息）也提出了，稳定的速率区域内的所有速率的队列。
2008-10-09 cs.IT cs.NI math.IT
Decentralized Minimum-Cost Repair for Distributed Storage Systems
已经出现了许多用于分布式存储系统的应用，无线传感器网络或云存储。由于无线传感器网络中的存储节点具有有限的电池，因此找到具有最优传输成本的修复方案（例如，能源）。最优费用修理最近已被集中研究。然而，集中式控制机制可能不可用或者非常昂贵。对于这些场景，研究分散设置中的最优成本修复是很有趣的。我们制定的最佳成本修复凸优化问题的网络凸传输成本。然后，我们使用原始和对偶分解的方法来解耦的子问题进行局部求解。因此，每个幸存的节点，与其他节点合作，可以使其传输成本最小化，从而使全局成本最小化。我们进一步研究了算法的最优性和收敛性。最后，我们讨论了码的构造和确定域的大小，以找到可行的网络码在我们的方法。
2013-01-30 cs.DC cs.IT math.IT
A Coding Theoretic Approach for Evaluating Accumulate Distribution on Minimum Cut Capacity of Weighted Random Graphs
有向网络的多播容量与$s$ - $t$最大流密切相关，由于最大流最小割定理，该最大流等于$s$ - $t$最小割容量。如果网络的拓扑结构（或链路容量）是动态变化的或具有随机性，那么预测最大流的统计特性就不是那么简单了。本文提出了一种计算加权随机图最小割容量的累积分布的编码理论方法。我们的方法的主要特点是利用一个图的割空间和一个二进制LDGM（低密度生成矩阵）代码与列重2之间的对应关系。本文所处理的图系综是Erdens-Rényi随机图系综的一个加权版本。本文的主要贡献是给出了最小割容量累积分布的一个组合下界。从计算机实验中可以看出，本文导出的下限反映了最小割集容量的实际统计特性。
2012-02-04 cs.IT math.IT
Decentralized Coded Caching in Wireless Networks: Trade-off between Storage and Latency
研究了雾无线接入网（F-RAN）的分布式编码缓存，其中两个边缘节点（EN）通过有限容量的前传链路连接到云服务器，为$K_r$用户的请求提供服务。我们认为所有的EN和用户都配备了缓存。提出了一种分散式内容放置，以在非高峰时段在每个网络节点独立地存储内容。在此基础上，我们设计了一个编码的交付计划，以提供用户的需求在高峰时段的目标下，最小化的归一化交付时间（NDT），这是指最坏的情况下交付延迟。最小无损检测的信息理论下限推导出任意数量的EN和用户。我们数值评估的分散计划的性能。此外，我们证明了一个特殊的情况下，当缓存只在EN的分散计划的近似最优性。
2017-01-25 cs.IT math.IT
An achievable region for the double unicast problem based on a minimum cut analysis
本文研究了有向无环网络中存在两个源端对$s_1-t_1$和$s_2-t_2$时网络编码下的多单播问题。在此设置中的多个单播容量区域的当前表征具有大量的不等式，这使得它们难以明确地评估。在这项工作中，我们考虑一个稍微不同的问题。我们假设我们只知道网络的某些最小割值，例如，Mincut $(S_i, T_j)$，其中$S_i \subseteq \{s_1, s_2\}$和$T_j \subseteq \{t_1, t_2\}$用于不同的子集$S_i$和$T_j$。基于这些值，我们提出了一个可实现的速率区域，这个问题的基础上线性码。为此，我们首先定义一个基本区域，其中两个源都被多播到两个终端。在此之后，我们通过适当地编码源节点处的信息来扩大区域，使得终端$t_i$仅保证解码来自预期源$s_i$的信息，同时解码其它源的线性函数。根据网络中不同切割值的关系，速率区域采取不同的形式。
2011-11-02 cs.IT math.IT
On Decentralized Estimation with Active Queries
University of Michigan（密歇根大学）；MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）；US Army Research Laboratory（美国陆军研究实验室）
本文提出基于主动查询的去中心化随机搜索策略，结合20问题方法与社会学习，证明在参数空间随机搜索中收敛到正确共识，适用于目标定位问题。
2015-02-05 cs.IT cs.MA cs.SY
A Repeated Game Formulation of Energy-Efficient Decentralized Power Control
分散式多址接入信道中，每个发射机要自私地最大化他的传输能量效率被认为是。发射机被假定为自由地选择他们的功率控制策略和交互（通过多用户干扰）多次。结果表明，相应的利益冲突可以有一个可预测的结果，即一个重复博弈均衡或折扣。值得注意的是，它表明，这种均衡是帕累托有效的合理的充分条件下，相应的分散功率控制策略可以在现实的信息假设下实施：只需要个人的信道状态信息和公共信号，以实现均衡策略。显式的均衡条件来自最小数量的游戏阶段或最大折扣因子。分析和仿真结果提供了建议的功率控制策略的性能与那些已经存在的，并利用相同的信息假设，即那些来自一杆和Stackelberg游戏。
2010-07-28 cs.GT cs.IT math-ph
