Optimal caching placement for wireless femto-caching network
本文研究了无线毫微微缓存网络的最优缓存位置。平均比特出错率（BER）被公式化为在无线衰落下的缓存放置的函数。为了最小化平均误码率，我们提出了一种贪心算法，以低计算复杂性找到最佳的缓存位置。利用我们推导出的最优缓存位置的属性，该算法可以在大大减少的搜索空间上执行。相反，最佳的缓存位置不考虑无线衰落方面，我们发现，最佳的缓存位置可以达到平衡两个不同的增益之间的权衡：文件分集增益和信道分集增益。此外，我们还确定的条件下，可以找到最佳的位置，而不运行建议的贪心算法，并推导出相应的最佳缓存位置在封闭的形式。
2016-06-01 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Distributed Caching in D2D Wireless Networks
我们考虑无线设备到设备（D2D）网络，其中通信被限制为单跳，用户从可能的文件的有限库做出任意请求，并且用户设备以来自库中的文件的分组的线性组合的形式缓存信息（编码缓存）。我们认为在缓存和交付阶段的编码，实现“编码多播增益”，和空间重用，由于本地短程D2D通信的综合效果。有些违反直觉，我们表明，编码的多播增益和空间复用增益不累积，在吞吐量的缩放定律。特别地，在我们先前关于未编码随机缓存的工作中示出的空间重用增益和本文中示出的编码多播增益产生相同的缩放定律行为，但是通过使用编码缓存和D2D空间重用两者不能实现进一步的缩放定律增益。
2013-04-22 cs.IT cs.NI math.IT
Efficient Betweenness Based Content Caching and Delivery Strategy in Wireless Networks
在这项工作中，我们提出了一个内容缓存和交付策略，以最大限度地提高吞吐量在高速缓存启用的无线网络。为此，有效介数（EB），这表明通过一个节点的内容传递路径的比例，首先定义捕捉的影响，内容缓存和交付网络流量负载分布。在EB的帮助下，吞吐量的上限是所有节点之间的成功交付概率（SDP）EB的最小比率。该策略通过有效地匹配节点的EB和SDP，以较低的计算复杂度提高了吞吐量。仿真结果表明，所提出的策略与最优策略（通过穷尽搜索得到）之间的差距小于6%。
2020-05-08 cs.IT cs.NI math.IT
Caching Placement in Stochastic Wireless Caching Helper Networks: Channel Selection Diversity via Caching
无线缓存助手网络中的内容分发成功主要取决于基于缓存的信道选择分集和网络干扰。对于给定的信道衰落和网络几何形状，信道选择多样性和网络干扰都会根据缓存帮助程序在其有限的存储空间中缓存什么以及如何缓存而动态变化。我们研究概率内容放置（或缓存放置），以理想地控制基于缓存的信道选择多样性和网络干扰在一个随机的无线缓存助手网络，与复杂的考虑无线衰落信道，多个用户之间的相互作用，如干扰和负载在缓存助手，和任意的内存大小。使用随机几何，我们推导出最佳的缓存概率在封闭的形式，以最大限度地提高平均成功概率的内容交付，并提出了一个有效的算法，找到解决方案，在噪声限制的网络。在干扰受限的网络中，基于内容分发的平均成功概率的下限，我们找到接近最优的缓存概率在封闭的形式来控制信道选择的多样性和网络干扰。我们数值验证，建议的内容放置是优于其他可比的内容放置策略。
2016-06-29 cs.IT math.IT
Throughput and Delay Analysis of Wireless Caching Helper Systems with Random Availability
在本文中，我们研究了无线缓存系统中突发流量和缓存助手随机可用性的影响。更明确地说，我们认为一个一般的系统组成的缓存助手与其专用用户在附近和另一个非专用用户请求的内容。非专用用户和助手都具有有限的存储能力。当用户无法在自己的缓存中找到所请求的内容时，则其请求应由缓存助手或大型数据中心提供。假设突发请求从其专用目的地到达缓存助手，其服务于其他用户的可用性受到请求速率的影响，这将进一步影响系统吞吐量和非专用用户所经历的延迟。考虑到缓存助手的请求到达率、用户的请求概率和数据中心的可用性，我们表征了所考虑系统的最大加权吞吐量和每个数据包的平均延迟。我们的研究结果提供了基本的见解，在吞吐量和延迟的行为，这样的系统，这是必不可少的进一步调查，在更大的拓扑结构。
2017-08-31 cs.IT cs.NI math.IT
Backhaul-Aware Caching Placement for Wireless Networks
随着移动应用的容量需求不断增加，回程网络正在成为下一代无线网络中支持高质量体验（QoE）的瓶颈。在基站（BS）处的内容缓存是减轻回程负担和减少用户感知延迟的有前途的方法。在本文中，我们考虑一个无线缓存网络，所有的BS连接到一个中央控制器通过回程链路。在这样的网络中，如果数据被预先缓存，则用户可以从候选BS获得所需的数据。否则，需要首先从中央控制器向本地BS检索用户数据，这在回程上引入了额外的延迟。为了减少下载延迟，需要优化缓存放置策略。我们制定这样一个设计问题，最小化的平均下载延迟超过用户请求，受到每个BS的缓存容量约束。与现有的工作不同，我们的模型考虑了基站在无线接入中的合作，并充分了解回程链路上的传播延迟。设计问题是一个混合整数规划问题，是非常复杂的，因此我们放松的问题，并提出了一个低复杂度的算法。仿真结果表明，该算法可以有效地确定接近最优的缓存放置，并提供显着的性能增益比传统的缓存放置策略。
2015-09-02 cs.IT cs.NI math.IT
Online Edge Caching in Fog-Aided Wireless Network
在雾无线电接入网络（F-RAN）架构中，边缘节点（EN）（诸如基站）配备有有限容量的高速缓存，以及可以支持来自云处理器的给定传输速率的前传链路。F-RAN中的内容递送的现有信息理论分析集中于具有单独的内容放置和递送阶段的离线缓存。相比之下，这项工作认为在线缓存设置，其中一组流行的文件是随时间变化的，缓存补充和内容交付可以发生在每个时隙。该分析集中在长期的归一化传输时间（NDT），它捕获的时间依赖性的编码延迟在多个时隙中的高信噪比制度的表征。在线缓存和交付计划的基础上反应性和主动缓存的研究，其性能进行了比较，以最佳的离线缓存方案分析和通过数值结果。
2017-12-03 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Caching Placement for D2D Assisted Wireless Caching Networks
在本文中，我们设计了最佳的缓存位置，最大化卸载概率的两层无线缓存系统，其中的助手和一部分用户有缓存能力。卸载来自本地缓存、D2D共享和辅助传输。特别是，为了最大限度地提高卸载概率，我们重新制定的缓存放置问题的用户和助手到一个差异的凸（DC）的问题，可以有效地解决DC规划。此外，我们分析了两种极端的情况下，只有帮助层缓存网络和只有用户层。具体地说，帮助层缓存网络的放置问题被归结为一个凸问题，并可以有效地解决了经典的注水方法。我们注意到，用户和助手更喜欢在低节点密度下缓存流行的内容，更喜欢在高节点密度下均匀缓存不同的内容。仿真结果表明，提出的缓存放置在现有的方法有很大的性能增益。
2015-11-03 cs.IT math.IT
Transmission Delay Minimization via Joint Power Control and Caching in Wireless HetNets
无线异构网络（HetNet）中的基本挑战是在存在增加的部署密度和回程容量约束的情况下有效地利用有限的传输和存储资源。为了缓解瓶颈和减少资源消耗，我们设计了多跳无线HetNet的最佳缓存和功率控制算法。我们制定了一个联合优化框架，以最大限度地减少平均传输延迟的缓存变量的函数和信号干扰噪声比（SINR），这是由传输功率确定的，同时明确占回程连接成本和功率约束。使用凸松弛和舍入，我们得到了一个降低复杂性的制定（RCF）的联合优化问题，它可以提供一个常数因子近似的全局最优解。然后，我们以两种方式解决RCF：1）通过利用双凸性交替优化功率和缓存变量，以及2）功率控制和缓存的联合优化。我们刻画了RCF最优解的必要（KKT）条件，并利用严格拟凸性证明了RCF的KKT点是Pareto最优的。然后，我们设计了一个次梯度投影算法，共同更新的缓存和电源变量，并表明，在适当的条件下，该算法以线性速度收敛到局部极小的RCF，在一般的SINR条件下。我们支持我们的分析结果与广泛的数值实验的结果。
2021-05-29 cs.IT cs.NI math.IT
Caching Eliminates the Wireless Bottleneck in Video-Aware Wireless Networks
蜂窝数据流量每年几乎翻一番，大大增加了网络容量。这一发展的主要驱动力是无线视频。用于容量增加的传统方法（如使用更多频谱和增加基站密度）非常昂贵，并且没有利用视频的独特特征，特别是高度的{ \em异步内容重用}。在本文中，我们概述了我们的工作，提出并详细介绍了一种新的传输模式，利用内容重用，以及存储是现代硬件中增长最快的数量。我们的网络结构在辅助站（毫微微缓存）和/或设备中使用缓存，并结合高频谱效率的短距离通信来传输视频文件。对于毫微微缓存，我们开发了优化视频质量的最佳存储方案和动态流媒体策略。对于设备上的缓存，结合设备到设备的通信，我们表明，移动台的{ \em集群}内的通信应使用;集群大小可以调整，以优化频率重用和设备找到所需的文件缓存在同一集群中的另一个设备的概率之间的权衡。我们表明，在许多情况下，网络吞吐量随用户数量线性增加，并且D2 D通信在吞吐量和中断之间提供比传统的以基站为中心的系统更好的折衷方面也是优越的。与现实的用户数和信道条件的仿真结果表明，网络吞吐量（可能与中断约束）可以增加两个数量级相比，传统的计划。
2014-05-22 cs.IT cs.NI math.IT
Scaling Behaviors of Wireless Device-to-Device Communications with Distributed Caching
我们分析了一种新的架构，用于缓存流行的视频内容，使无线设备到设备的协作。我们专注于渐近缩放特性，并显示它们如何依赖于视频内容的流行度统计。我们确定了合作距离和干扰之间的根本冲突，并展示了如何优化传输功率，以最大限度地提高频率重用。我们的主要结果是一个封闭的形式表达的最佳协作距离作为模型参数的函数。在内容重用的Zipf分布的共同假设下，我们表明，如果Zipf指数大于1，则可能有一些在节点数量上线性缩放的D2D无干扰协作对。如果Zipf指数小于1，则我们识别D2D协作链路的数量的最佳可能缩放。令人惊讶的是，非常简单的分布式缓存策略可以实现最佳的扩展行为，因此不需要集中协调每个节点正在缓存的内容。
2012-08-06 cs.IT cs.NI math.IT
Edge-Caching Wireless Networks: Performance Analysis and Optimization
边缘缓存作为一种有效的技术，通过使数据更接近最终用户来减少高峰流量期间的传输延迟和网络拥塞，受到了广泛的关注。现有的工作通常设计缓存算法分开的物理层设计。在本文中，我们分析边缘缓存无线网络，考虑到缓存能力时，设计的信号传输。特别是，我们调查多层缓存，基站（BS）和用户都能够在本地缓存存储内容数据，并分析两个显着的未编码和编码的缓存策略下的边缘缓存无线网络的性能。首先，我们提出了一个编码的缓存策略，适用于任意值的缓存大小。所需的回程和接入速率被导出为BS和用户缓存大小的函数。其次，推导了两种缓存方式对应的系统能量效率（EE）的闭式表达式。基于推导出的公式，系统EE最大化通过预编码向量的设计和优化，同时满足预定义的用户请求速率。第三，提出了两个优化问题，以最小化两种缓存策略的内容交付时间。最后，数值结果验证了这两种缓存方法的有效性。
2018-02-06 cs.IT math.IT
Living on the Edge: The Role of Proactive Caching in 5G Wireless Networks
本文探讨了利用小型蜂窝网络部署的超$4$ G无线网络的关键推动因素之一，即主动缓存。由于具备预测能力，并利用存储、上下文感知和社交网络的最新发展，可以通过在基站和用户设备上进行缓存，主动满足可预测的用户需求，从而大幅降低峰值流量需求。为了显示主动缓存的有效性，我们研究了两个案例研究，利用网络的空间和社会结构，其中主动缓存起着至关重要的作用。首先，为了缓解回程拥塞，我们提出了一种机制，使文件主动缓存在非高峰期的需求的基础上，文件的流行度和用户和文件模式之间的相关性。其次，利用社交网络和设备到设备（D2D）的通信，我们提出了一个程序，利用网络的社会结构，预测一组有影响力的用户（主动）缓存战略内容，并通过D2D通信传播给他们的社会关系。利用这种积极的缓存范例，数值结果表明，重要的收益，可以获得每个案例研究，回程节省和满意的用户高达$22\%$和$26\%$，分别较高的比率。通过增加网络边缘的存储能力，可以进一步获得更高的增益。
2014-05-23 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Device-to-Device Communications with Distributed Caching
我们介绍了一种新的无线设备到设备（D2D）的协作架构，利用分布式存储的流行内容，使频率复用。我们确定了合作距离和干扰之间的根本冲突，并展示了如何优化传输功率，以最大限度地提高频率重用。我们的分析依赖于用户内容请求统计数据，这些数据由Zipf分布建模。我们的主要结果是一个封闭的形式表达的最佳协作距离作为内容重用分布参数的函数。我们表明，如果内容重用分布的Zipf指数大于1，则可以具有在节点数量上线性缩放的多个D2D无干扰协作对。如果Zipf指数小于1，则我们识别D2D协作链路的数量的最佳可能缩放。令人惊讶的是，非常简单的分布式缓存策略可以实现最佳的扩展行为，因此不需要集中协调每个节点正在缓存的内容。
2012-05-31 cs.IT cs.NI math.IT
Partition-based Caching in Large-Scale SIC-Enabled Wireless Networks
现有的内容传播设计没有充分探索和利用先进无线网络中潜在的缓存和计算能力。在本文中，我们提出了两种基于分区的缓存设计，即，基于随机线性网络编码的编码缓存设计和未编码缓存设计。我们认为，在一个大规模的连续干扰消除（SIC）使能的无线网络中的两个缓存设计的分析和优化。首先，根据每个缓存设计，通过利用随机几何工具，并采取适当的近似，我们得出一个易于处理的表达式，在一般的文件大小制度的成功传输概率。为了进一步获得设计的见解，我们还推导出封闭形式的表达式，成功的传输概率在小和大的文件大小制度，分别。然后，在每个缓存设计，我们认为成功的传输概率最大化的一般文件大小制度，这是一个NP-难问题。通过探索结构特性，我们成功地将原来的优化问题转化为一个多选择背包问题（MCKP），并获得了一个接近最优解的1/2近似保证和多项式的复杂性。我们还获得了封闭形式的渐近最优解。分析和优化结果显示了编码缓存设计相对于未编码缓存设计的优势，并揭示了缓存和SIC能力的影响。最后，通过数值计算结果，我们表明，这两个建议的缓存设计实现了显着的性能增益超过一些基线缓存设计。
2017-02-04 cs.IT math.IT
Markov Decision Policies for Dynamic Video Delivery in Wireless Caching Networks
本文提出了一种动态流媒体服务的视频传输策略，在无线缓存网络中，在播放延迟约束下最大化时间平均流媒体质量。网络中流行的视频编码的可伸缩视频编码已经存储在随机分布的缓存节点被认为是自适应视频流的概念下，和基于距离的干扰管理，本文研究。在该网络模型中，流用户根据随机网络状态做出延迟约束决策：1）用于视频传输的缓存节点，2）视频质量，以及3）要接收的视频块的数量。由于用于视频递送的无线链路激活可能引入延迟，因此考虑用于更新高速缓存节点关联、视频质量适配和块量的不同时间尺度。在与用于视频递送的缓存节点相关联之后，流用户在小时间尺度中选择质量和块量的组合。采用马尔可夫决策过程对视频质量和每个时隙的块数量的动态决策过程进行建模，并基于李亚普诺夫优化框架对缓存节点进行决策。我们密集的模拟验证了所提出的视频传输算法工作可靠，也可以控制视频质量和播放延迟之间的权衡。
2019-02-28 cs.DC cs.IT cs.NI
Optimal Geographic Caching in Finite Wireless Networks
支持缓存的设备到设备（D2 D）网络通过直接在邻近设备之间实现异步内容共享，将网络边缘处的设备（例如智能电话和平板电脑）的存储器转换为带宽。移动设备的有限存储容量需要确定要在每个设备上缓存的最佳内容集。为了研究最佳缓存放置的问题，我们对有限区域中的设备的位置进行建模（例如，咖啡店、体育酒吧、图书馆）作为均匀二项点过程（BPP）。对于这种设置，我们首先开发了一个通用的框架来分析目标接收器（目标-Rx）的覆盖概率时，所请求的内容是在$k^{th}$最接近的设备它。使用这个覆盖概率的结果，我们评估最佳的缓存概率的流行内容，以最大限度地提高总命中概率。我们的分析具体表明，最佳的缓存概率强烈依赖于网络中同时活跃的设备的数量。
2016-03-07 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Throughput-Outage Trade-off in Wireless One-Hop Caching Networks
我们考虑无线设备到设备（D2 D）网络，其中节点已经从可能文件的库中缓存了信息。受第四代无线网络D2 D模式标准化的当前趋势的启发，我们限制为单跳通信：每个节点向库中的文件发出请求，并通过直接通信链路从其缓存中具有所请求文件的其他节点下载，而无需经过基站。我们通过一个简单的“协议模型”，基于干扰避免（独立集调度）的物理层通信。对于这个网络，我们定义的停电吞吐量权衡问题和表征的最佳缩放定律的各种制度，其中的节点和库中的文件的数量增长到无穷大。
2013-05-22 cs.IT cs.NI math.IT
Caching Gain in Wireless Networks with Fading: A Multi-User Diversity Perspective
我们认为在无线网络中的衰落是占主导地位的信道效应的缓存的效果。首先，我们提出了一个一跳传输策略的缓存使能的无线网络，这是基于利用多用户分集增益。然后，我们推导出一个封闭形式的结果吞吐量缩放的建议方案在大型网络中，这揭示了缓存内存大小和网络吞吐量之间的内在权衡。我们的研究结果表明，大量的吞吐量的改善是可以实现的网络与配备大缓存大小的源。我们还通过仿真验证了我们的分析结果。
2013-08-31 cs.IT math.IT
Physical-Layer Schemes for Wireless Coded Caching
我们调查的潜力，在无线网络中应用编码缓存范式。为了做到这一点，我们调查的物理层计划从多天线发射机的下行链路传输到几个缓存启用用户。作为基线方案，我们考虑采用编码缓存的最大-最小公平多播，这是远远不是最佳的高信噪比值。我们提出的第一个方案，这是接近最佳的自由度，是多服务器编码缓存高斯信道的自然扩展。正如我们所证明的，其有限的SNR性能是不令人满意的，因此，我们提出了一种新的方案，其中的消息的线性组合是在有限域域中实现的，和单次预编码的MISO下行链路是在复数域中实现的。虽然这种修改导致相同的接近最佳的自由度性能，我们表明，这导致显着的性能改善在有限的SNR。最后，我们将我们的计划扩展到以前考虑的高速缓存启用干扰信道，而且，我们提供了遍历速率分析我们的计划。我们的研究结果传达了一个重要的信息，即虽然直接将网络编码思想转化为无线网络的方案可能在高SNR值下工作良好，但需要考虑仔细修改以获得可接受的有限SNR性能。
2018-01-29 cs.IT cs.NI math.IT
Design and Optimization of VoD schemes with Client Caching in Wireless Multicast Networks
随着多媒体业务的爆炸式增长，视频点播（VoD）业务的可扩展性变得越来越重要。通过利用客户端潜在的缓存能力，视频片段预缓存可以提高视频点播组播传输的性能。在本文中，我们解决了客户端缓存启用VoD计划在无线多播网络中的异步请求的性能限制。反应和主动系统进行了研究。具体来说，对于反应式系统，视频按需传输，我们提出了一个联合缓存分配和组播交付计划，以尽量减少平均带宽消耗下的零延迟约束。针对视频周期性广播的主动系统，提出了一种缓存带宽分配算法和分发机制的联合设计，以在总带宽约束下最小化平均等待时间.除了客户端完整地查看视频的完整访问模式之外，我们还进一步考虑了具有随机端点、固定大小间隔和下载需求的访问模式。阐述了不同访问模式对资源分配算法和传递机制的影响。仿真结果验证了分析结果的准确性，也提供了有用的见解，在设计视频点播网络与客户端缓存。
2017-08-10 cs.IT cs.NI math.IT
A Delay-Aware Caching Algorithm for Wireless D2D Caching Networks
最近，已经研究了无线高速缓存技术以满足较低的延迟要求并从高峰时段卸载业务。通过在移动用户处存储流行文件的部分，用户可以在他们自己的缓存中或在他们的邻居处的缓存中定位他们请求的一些文件。在后一种情况下，当用户从其邻居接收文件时，设备到设备（D2D）通信被启用。以蜂窝网络为基础的D2D通信也是即将到来的5G无线系统的新范例。通过允许一对相邻的D2D用户直接通信，D2D通信可以实现更高的吞吐量、更好的能量效率和更低的业务延迟。在这项工作中，我们提出了一个非常有效的缓存算法D2D使能蜂窝网络的平均传输延迟最小化。我们的算法不是搜索所有可能的解决方案，而是找出最佳的<file，user>对，这在每个循环中提供最佳的延迟改进，以形成具有非常低的传输延迟和高吞吐量的缓存策略。该算法还扩展到解决一个更一般的情况下，其中的衰落系数和系统参数的值的分布可能会随着时间的推移而改变。通过数值计算结果，该算法的优越性进行了验证，通过比较它与一个天真的算法，其中所有用户简单地缓存他们喜欢的文件。
2017-04-06 cs.IT math.IT
NOMA Assisted Wireless Caching: Strategies and Performance Analysis
传统的无线缓存假设内容可以在非高峰时段以无差错的方式推送到本地缓存基础设施;然而，如果本地缓存需要通过无线传输频繁更新，则该假设不适用。本文研究了一种新的方法，无线缓存的情况下，缓存内容必须在高峰时段更新。提出了两种非正交多址接入（NOMA）辅助缓存策略，即先推后送策略和先推后送策略。与传统的正交多址接入（OMA）策略相比，在推后送策略中，NOMA原理被应用于在高峰时段为内容推送保留的短时间间隔期间向内容服务器推送更多的内容文件，并且为内容递送提供更多的连接。推-送策略的动机是一些用户的请求不能在本地被容纳，并且基站必须直接为他们服务。在内容交付阶段期间的这些事件被利用作为内容推送的机会，这进一步促进了在内容服务器处缓存的文件的频繁更新。它还表明，这种策略可以直接扩展到设备到设备的缓存，和各种分析结果的开发，以说明所提出的缓存策略相比，基于OMA的计划的优越性。
2018-01-19 cs.IT math.IT
Secure Partial Repair in Wireless Caching Networks with Broadcast Channels
我们研究了无线缓存网络中部分修复的安全性，其中缓存节点中存储的数据包的一部分很容易被删除。让我们将已经丢失其存储的分组的部分的高速缓存节点表示为生病的高速缓存节点，并且将没有丢失任何分组的高速缓存节点表示为健康的高速缓存节点。在部分修复中，一组高速缓存节点（在生病和健康的高速缓存节点中）向其他生病的高速缓存节点广播信息以恢复被擦除的分组。来自缓存节点的广播信息被假定为被所有其他缓存节点无任何错误地接收。然后，所有生病的缓存节点都能够恢复其被擦除的数据包，同时使用广播信息和其存储中的未擦除数据包作为辅助信息。在这种情况下，如果窃听者无意中听到广播频道，它可能会获得有关存储文件的一些信息。因此，我们研究安全的部分修复的意义上的信息理论上的强和弱的安全。在这两种意义上，我们调查的保密缓存容量，即，可以存储在缓存网络中的信息的最大量，使得在部分修复过程中没有泄漏的信息。然后，我们推导出强和弱的保密缓存容量，并推导出足够的有限字段大小实现的能力。最后，我们提出了最佳的安全代码的确切部分修复，其中恢复的数据包是完全相同的删除数据包。
2015-07-20 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Wireless Content Delivery with Proactive Caching
我们提出了一种智能的主动内容缓存方案，以减少无线下行链路的能量消耗。我们考虑在线社交网络（OSN）设置，其中新内容随着时间的推移而生成，并且在随机的生命周期内向用户保持\textit{relevant}。内容通过时变无线信道以取决于信道状态和下载的内容的数量的能量成本被下载到用户设备（UE）。用户在随机时刻访问OSN，并消费所有相关内容。为了减少能量消耗，我们提出了\textit{proactive caching}的内容在有利的信道条件下的有限容量的高速缓存存储器。假设信道质量（或等价地，下载数据的成本）是无记忆的时隙，我们表明，最佳的缓存策略，它可以取代内容在缓存中的剩余寿命较短的内容在服务器上，保持相关的时间较长，具有一定的阈值结构相对于信道质量。由于最优策略在实践中计算量很大，我们引入了一个简化的缓存方案，并使用策略搜索优化其参数。我们还提出了两个下界的能量消耗。我们通过数值模拟表明，所提出的缓存方案显着降低了能源消耗相比，传统的反应式缓存工具，并实现了接近最佳性能的各种系统参数。
2017-02-21 cs.IT cs.NI math.IT
Caching in Wireless Networks
我们考虑的问题，提供内容缓存在一个无线网络中的n个节点随机位于一个正方形的面积n。网络性能由无线网络的n2^n维缓存容量区域来描述。我们提供了一个内边界上的缓存容量区域，并在高路径损耗制度，匹配（在缩放意义上）的外边界。对于大的路径损耗指数，这提供了整个缓存容量区域的信息理论缩放表征。所提出的通信方案实现的内界表明，缓存选择和信道编码的问题，可以单独解决，而不会损失的顺序最优性。另一方面，我们的研究结果表明，最近邻居缓存选择的共同架构可以任意坏，这意味着缓存选择和负载均衡需要联合执行。
2011-12-29 cs.IT math.IT
Random Caching Based Cooperative Transmission in Heterogeneous Wireless Networks
异构无线网络（HetNets）中的基站协作是提高网络性能的有效途径，但同时也给回程带来了巨大挑战。另一方面，在小型基站（SBS）处的高速缓存被认为是减少HetNet中的回程负载的有效方式。在本文中，我们共同考虑SBS缓存和合作在下行链路大规模的HetNet。我们提出了两个SBS合作传输方案下的随机缓存在SBS的缓存分布作为一个设计参数。使用随机几何的工具，并采用适当的积分变换，我们首先推导出一个易于处理的表达式，成功的传输概率下的每一个计划。然后，在每种方案下，我们考虑成功的传输概率最大化通过优化缓存分布，这是一个具有挑战性的非凸目标函数的优化问题。通过探索最优性的性质，并利用优化技术，在每一个方案下，我们得到了一个局部最优解的一般情况下，在一些特殊情况下的全局最优解。与文献中的一些现有缓存设计相比，最流行的缓存，i.i.d.缓存和均匀缓存的性能比较，每种方案下的最优随机缓存都能获得更好的成功传输概率性能。分析和优化结果为实际HetNet的设计提供了有价值的见解。
2017-01-20 cs.IT math.IT
MDS-Coded Distributed Caching for Low Delay Wireless Content Delivery
我们研究使用最大距离可分离（MDS）码缓存流行的内容，以减少无线内容传输的下载延迟。特别是，我们考虑一个蜂窝系统中的设备漫游在一个细胞根据泊松随机过程。流行内容使用MDS代码被缓存在有限数量的移动设备中，并且可以使用设备到设备通信从移动设备下载。我们推导出一个解析表达式的延迟从无线网络中下载的内容，并显示使用MDS码的分布式缓存可以显着降低下载延迟的情况下，内容总是从基站下载和未编码的分布式缓存的情况下。
2017-01-05 cs.IT math.IT
On the Coded Caching Delivery Design over Wireless Networks
编码缓存是一种很有前途的网络负载迁移技术，在高峰时段，它获得了比未编码缓存更显着的收益。编码缓存方案可以分为两种类型，即集中式和分散式方案，根据放置过程是精心设计的还是随机操作的。然而，前面的大多数分析都假设服务器和用户之间的连接是无错误的。在本文中，我们探讨了编码缓存的无线网络中，所有连接的无线链路是不同的交付设计。对于集中和分散的情况下，我们提出了两个交付计划，即正交交付计划和并发交付计划。我们专注于满足系统请求所花费的传输时隙，并证明了对于集中式和分散式的情况下，并发交付总是优于正交交付方案。此外，对于正交传输方案，我们推导出分散和集中的情况下，这基本上是不超过1.5之间的传输时间方面的差距。
2016-11-15 cs.IT math.IT
Optimal Caching and User Association in Cache-enabled Heterogeneous Wireless Networks
异构无线网络（Hetnet）提供了一种强大的方法来满足流量需求的大规模增长，但也对回程提出了重大挑战。在小型基站（BS）处的高速缓存和无线小型小区回程已经被提出作为解决该新挑战的有吸引力的解决方案。在本文中，我们考虑最佳的缓存和用户关联，以最小化的总时间，以满足平均需求的缓存启用Hetnets与无线回程。我们制定这个问题作为一个混合离散连续优化给定的带宽和缓存资源。首先，我们描述了最优解的结构。具体来说，我们表明，最佳的缓存是存储最流行的文件在每个微微基站，和最佳的用户关联有一个阈值的形式。我们还获得了封闭形式的最优解的均匀的情况下的微微小区。然后，我们分析了带宽和缓存资源的最小总时间，以满足平均需求的影响。最后，通过数值模拟，验证了分析结果。
2016-04-20 cs.IT math.IT
Content Caching and Delivery in Wireless Radio Access Networks
当今的移动数据流量由面向内容的流量主导。在网络边缘缓存流行内容可以缓解网络拥塞并减少内容交付延迟。本文提供了一个全面的和统一的研究在无线接入网络（RAN）的缓存和交付技术在所有边缘节点（EN）和用户设备（UE）。考虑三种高速缓存辅助RAN架构：没有前传的RAN、具有专用前传的RAN和具有无线前传的RAN。它首先在教程性质中回顾了缓存如何通过启用干扰消除（IC）、迫零（ZF）和干扰对齐（IA）来促进这些网络中的干扰管理。然后，提出了两种新的交付方案。一种是用于具有专用前传的RAN，其考虑在EN处的集中式高速缓存放置，但在UE处的集中式和分散式放置。该方案将IA、ZF和IC与软传输前传结合在一起。另一种是用于具有无线前传的RAN，其考虑在所有节点处的分散式缓存放置。它利用无线前传的广播性质来获取不仅未缓存，但也缓存的内容，以提高ENs之间的传输合作。数值结果表明，这两种方案优于现有的结果为广泛的系统参数，由于各种缓存的收益机会主义。
2019-04-16 cs.IT math.IT
Fundamental Limits of Cache-Aided Wireless BC: Interplay of Coded-Caching and CSIT Feedback
基于Maddah-Ali和Niesen最近在编码缓存方面的突破，本文研究了具有随机衰落和不完全反馈的$K$ -用户缓存辅助无线多天线（MISO）对称广播信道（BC），分析了反馈统计量和缓存大小对吞吐量性能的影响。在这种情况下，我们的工作确定了最佳的高速缓存辅助度的自由度（DoF）的一个因素4内，通过确定接近最佳的方案，利用编码缓存和延迟CSIT之间的新的协同作用，以及通过利用高速缓存和反馈质量之间的未开发的相互作用。导出的限制有趣地揭示了不完美质量的当前CSIT、延迟CSIT和编码缓存的组合保证了DoF增益具有由当前CSIT的质量定义的初始偏移，然后归因于编码缓存的附加增益是指数的，在这个意义上，所需DoF性能的任何线性降低，允许所需高速缓存大小的指数级减小。
2016-04-25 cs.IT math.IT
A Secure Approach for Caching Contents in Wireless Ad Hoc Networks
缓存的目的是将数据本地存储在网络中的某些节点上，以便能够在较短的时间内检索内容。然而，网络中的缓存并不总是考虑安全存储（由于时间性能和安全性之间的折衷）。本文提出了一种新的分散式安全编码缓存方法。在该方案中，节点只传输编码文件，以避免窃听者窃听和保护用户的内容。在该技术中，随机向量用于使用XOR操作来组合内容。我们模拟建议的编码缓存方案的香农密码系统，以表明编码缓存实现渐近完美保密。建议的编码缓存方案显着简化了缓存网络中的路由协议，同时它减少了过度缓存，并实现了更高的吞吐量相比，未编码的缓存反应式路由。结果表明，与建议的编码缓存方案，任何内容都可以通过选择一个随机的路径，同时实现渐近最优解检索。我们还研究了缓存命中概率，并表明编码缓存命中概率显着高于未编码缓存。提出了一种安全的缓存更新算法。
2017-09-01 cs.IT math.IT
Optimizing MDS Coded Caching in Wireless Networks with Device-to-Device Communication
我们认为在密集的无线网络中的移动设备中的内容缓存使用最大距离可分离（MDS）码。我们专注于一个区域，由一个基站（BS），移动设备根据随机移动模型移动。请求特定文件的用户使用设备到设备通信从通信范围内的缓存设备下载编码分组。如果需要额外的分组来解码文件，则从BS下载这些分组。我们分析了设备的移动性，并得出一个很好的近似的分布范围内的移动设备的通信在任何给定的时间缓存设备。然后，我们优化的MDS代码，以最大限度地减少网络负载下的缓存大小的限制，并表明，使用优化的MDS代码的结果在显着降低网络负载时，缓存最流行的文件。我们进一步用数字表明，在所有移动设备上缓存每个文件的编码数据包，即，最大的扩展是最优的。
2018-10-30 cs.IT math.IT
Optimal Wireless Caching with Placement Cost
编码缓存已被证明会导致显着的吞吐量增益，但它的收益证明，只有假设一个放置阶段，没有传输成本。然而，自由放置阶段是一个不切实际的假设，可能会成为实现编码缓存承诺的障碍。在[1]中，我们通过引入一个通用的缓存框架来放松这一假设，该框架在不同网络架构、内存约束和流量模式的一般假设下捕获交付和放置阶段的传输成本。在这里，我们利用这个一般的框架，并专注于分析的整体吞吐量和结构的最佳缓存方案的布局通信成本的影响，在最坏情况下的流量模式和无限的内存在最终用户的假设。有趣的是，我们发现相关的网络配置，其中未编码的缓存是最佳的解决方案。
2019-12-13 cs.IT math.IT
Caching Incentive Design in Wireless D2D Networks: A Stackelberg Game Approach
无线设备到设备（D2D）网络中的高速缓存可以用于在高峰时间期间卸载数据业务。然而，由于用户终端（UT）的异构偏好和自私的性质，激励机制的设计是具有挑战性的。在本文中，我们提出了一种激励机制，其中基站（BS）奖励那些使用D2D通信与他人共享内容的UT。我们研究了BS的成本最小化问题和每个UT的效用最大化问题。特别地，BS确定奖励策略以最小化其总成本，而每个UT旨在通过选择其缓存策略来最大化其效用。我们制定的UT之间的冲突和BS和UT之间的紧张局势作为一个Stackelberg游戏。我们证明了平衡点的存在性，并提出了一个迭代梯度算法（IGA），以获得Stackelberg均衡。进行了大量的模拟，以评估所提出的缓存方案的性能和比较绘制与几个基线缓存方案没有激励。数值结果表明，我们的激励机制下的缓存方案优于其他方案的BS服务成本和效用的UT。
2016-03-01 cs.GT cs.IT cs.NI
Modeling and Analysis of Content Caching in Wireless Small Cell Networks
利用小小区基站的网络致密化是满足未来数据业务需求的有前景的解决方案。然而，仅仅增加小型蜂窝基站密度并不能确保更好的用户体验质量，并且会导致高昂的运营支出。因此，已经提出了在不同网络元件上的内容缓存作为通过在网络边缘缓存战略内容来卸载回程的手段，从而减少延迟。在本文中，我们研究缓存使能的小小区，我们的模型和特征的中断概率，定义为不满足用户的请求在一个给定的覆盖区域的概率。我们解析地推导出中断概率作为信号干扰比、缓存大小、小小区基站密度和阈值距离的函数的封闭形式的表达式。通过假设基站的分布为泊松点过程，我们推导出在阈值距离内找到特定内容的概率以及实现给定目标缓存命中概率的最佳小小区基站密度。仿真结果验证了分析模型的正确性。
2015-07-01 cs.IT cs.NI math.IT
Delay Analysis for Wireless D2D Caching with Inter-cluster Cooperation
主动无线缓存和D2 D通信已经成为用于增强用户的服务质量和网络性能的有前景的技术。在本文中，我们提出了一种新的架构D2 D缓存与集群间的合作。我们研究了一个蜂窝网络中，用户缓存流行的文件，并与其他用户在他们附近通过D2 D通信或与远程用户使用蜂窝传输共享它们。我们从排队的角度来描述每个请求的网络平均延迟。具体来说，我们制定的延迟最小化问题，并表明它是NP-难的。此外，我们证明了延迟最小化问题是等价的最小化一个非增单调超模函数的分区拟阵约束。提出了一种计算效率高的贪心算法，证明了该算法在最优值的2倍内是局部最优的。仿真结果表明，超过45%的延迟减少相比，D2 D缓存系统没有集群间的合作。
2017-08-23 cs.IT math.IT
Dynamic Coded Caching in Wireless Networks
我们认为分布式和动态缓存的编码内容在小型基站（SBS）在一个宏基站（MBS）服务的区域。具体地，内容使用最大距离可分离代码进行编码，并根据生存时间（TTL）缓存驱逐策略进行缓存，该策略允许定期从缓存中移除编码的分组。请求特定内容的移动用户从通信范围内的SBS下载编码分组。如果需要额外的数据包来解码文件，则从MBS下载这些数据包。我们制定了一个优化问题，可以通过数值方法有效解决，提供TTL缓存策略，最大限度地减少整体网络负载。我们证明了分布式编码缓存使用TTL缓存策略可以提供显着减少网络负载时，请求到达突发。我们展示了如何利用TTL缓存策略的分布式编码缓存问题可以作为一个特定的单缓存，凸优化问题进行分析。我们的问题包括静态缓存和单个缓存作为特殊情况。我们证明，有趣的是，静态缓存是最佳的泊松请求过程下，对于一个单一的缓存的优化问题有一个令人惊讶的简单的解决方案。
2020-12-22 cs.IT math.IT
Wireless Coded Caching Can Overcome the Worst-User Bottleneck by Exploiting Finite File Sizes
我们解决了无线编码缓存的最差用户瓶颈，这是已知的严重减少缓存辅助多播增益，由于基本的最差信道限制的多播传输。我们考虑准静态瑞利衰落广播信道，我们首先表明，有效的编码缓存增益的XOR为基础的标准编码缓存方案完全消失在低信噪比制度。然后，我们发现，这种崩溃是不是固有的编码缓存。我们这样做，提出了一种新的方案，可以完全恢复编码缓存收益的资本化的一个方面，迄今为止仍然未被利用：共享的边信息所带来的有效的不可避免的文件大小约束。因此，最差用户效应被显著改善，因为它被更微妙的最差用户组效应所取代，其中建议的分组是固定的，并且在信道或需求已知之前就决定了。在某些情况下，理论增益完全恢复，并且这是在没有任何用户选择技术的情况下完成的。我们分析了所提出的方案的可实现的速率性能，并得出有见地的性能近似证明是非常精确的。
2021-03-04 cs.IT math.IT
Cooperative Hierarchical Caching in 5G Cloud Radio Access Networks (C-RANs)
在过去几年中，云无线电接入网络（C-RAN）已经作为5G蜂窝网络的变革性架构而出现，其将云计算的灵活性和敏捷性带到无线通信中。与此同时，无线网络中的内容缓存已经成为降低内容访问延迟和回程流量负载的必要解决方案，这转化为用户体验质量（QoE）的改善和网络成本的降低。在这篇文章中，介绍了一种新的协作分层缓存（CHC）框架中的C-RAN的内容被联合缓存在基带单元（BBU）和无线电远程头（RRH）。与传统方法不同，BBU处的缓存（云缓存）在缓存层次结构中呈现了一个新的层，弥合了传统的基于边缘和基于核心的缓存方案之间的延迟/容量差距。跟踪驱动的模拟表明，CHC产生高达80%的高速缓存命中率的改善，平均内容访问延迟减少21%，回程流量负载减少20%相比，仅边缘缓存方案具有相同的总缓存容量。在结束本文之前，重点介绍了在C-RAN中部署内容缓存的几个挑战和有希望的机会，以实现以内容为中心的移动无线网络。
2017-04-08 cs.IT cs.NI math.IT
Joint and Competitive Caching Designs in Large-Scale Multi-Tier Wireless Multicasting Networks
高速缓存和多播是支持多层无线网络中大规模内容分发的两种很有前途的方法。本文考虑了一种随机缓存和多播方案，以两层缓存分布为设计参数，以实现两层大规模缓存无线多播网络中的高效内容传播。首先，我们推导出易于处理的表达式，成功的传输概率在一般区域以及高信噪比和高用户密度区域，分别利用随机几何工具。然后，对于两层的单个运营商的情况下，我们制定了最佳的联合缓存设计问题，以最大限度地提高成功的传输概率在渐近区域，这是非凸的一般。利用分块逐次逼近优化技术，我们提出了一个迭代算法，证明了该算法收敛于一个稳定点。接下来，对于两个不同的运营商的情况下，一个为每一层，我们制定了竞争性的缓存设计游戏，每一层最大限度地提高其成功的传输概率在渐近区域。我们证明了这个博弈有唯一的纳什均衡（NE），并给出了一个迭代算法，该算法在一个较弱的条件下收敛到NE。最后，通过数值模拟，我们表明，所提出的设计实现了显着的增益比现有的计划。
2017-06-24 cs.IT math.IT
Content Caching and Delivery over Heterogeneous Wireless Networks
新兴的异构无线架构包括密集部署的具有高数据率的本地覆盖无线接入点（AP）以及稀疏分布的大覆盖宏小区基站（BS）。我们设计了一个编码的缓存和交付方案，这样的架构，配备AP与存储，使内容预取之前，知道用户的需求。请求内容的用户通过连接到具有缓存内容的本地AP以及通过收听BS广播传输来服务。对于任何给定的内容流行度简档，目标是设计高速缓存和递送方案，以便最佳地权衡BS处的传输成本与AP处的存储成本以及连接到多个AP的用户成本。我们设计了一个编码的缓存方案，非统一的内容流行度，动态分配用户访问AP的基础上请求的内容。我们证明了我们的计划相对于信息理论界的近似最优性。我们在YouTube数据集上对其进行了数值评估，并量化了传输速率，存储和访问成本之间的权衡。我们的数值结果还表明了一种有趣的可能性，即为了获得编码缓存的大部分好处，将内容划分为少量的流行类别就足够了。
2015-03-12 cs.IT math.IT
Analysis and Optimization of Caching and Multicasting in Large-Scale Cache-Enabled Wireless Networks
在基站处的高速缓存和多播是支持通过无线网络的大规模内容递送的两种有前途的方法。然而，现有的分析和设计没有充分探索和利用这两种方法的潜在优势。在本文中，我们认为在一个大规模的缓存启用无线网络的缓存和组播的分析和优化。我们提出了一个随机缓存和组播方案的设计参数。通过仔细处理不同类型的干扰器，并采用适当的近似，我们推导出一个易于处理的表达式，在一般区域的成功传输概率，利用随机几何工具。我们还得到了一个封闭的形式表示的成功传输概率在高信号噪声比（SNR）和用户密度区域。然后，我们考虑成功的传输概率最大化，这是一个非常复杂的非凸问题。使用优化技术，我们开发了一个迭代数值算法，以获得局部最优的缓存和组播设计在一般区域。为了降低复杂性和保持卓越的性能，我们还得到了一个渐近最优的缓存和组播设计的渐近区域的基础上，两步优化框架。最后，数值模拟表明，渐近最优设计实现了显着增益的成功传输概率比一些基线计划在一般区域。
2016-02-18 cs.IT math.IT
Dynamic Coded Caching in Wireless Networks Using Multi-Agent Reinforcement Learning
我们考虑在无线网络中的几个小基站（SBS），其中的内容是使用最大距离可分离的代码编码的内容的分布式缓存。具体来说，我们应用软生存时间（STTL）缓存管理策略，其中编码数据包可能会定期从缓存中驱逐。我们提出了一个强化学习（RL）的方法来找到编码的STTL政策，最大限度地减少整体网络负载。我们证明，这样的缓存策略实现了几乎相同的网络负载，通过优化获得的政策，后者假设完美的知识，文件请求之间的时间分布以及用户发出请求的通信范围内的SBS数量的分布。我们还提出了一个多代理RL（MARL）框架的情况下，非均匀分布的空间请求。对于这样的情况下，我们表明，MARL缓存策略实现较低的网络负载相比，优化的缓存策略假设一个统一的请求位置。我们还提供了令人信服的证据，同步更新提供了一个较低的网络负载比异步更新空间同质的更新请求过程中，由于更新过程的内存。
2021-04-14 cs.IT math.IT
Deep Multi-Agent Reinforcement Learning Based Cooperative Edge Caching in Wireless Networks
Syracuse University（雪城大学）
高质量和低延迟的多媒体服务的需求不断增长，导致了边缘缓存技术的兴趣。出于这一动机，我们在本文中考虑边缘缓存在基站未知的内容流行度分布。为了解决缓存决策的动态控制问题，我们提出了一个基于深度行动者-批评者强化学习的多智能体框架，其目标是最小化整体平均传输延迟。为了评估所提出的框架，我们比较了基于学习的性能与其他三个缓存政策，即最近最少使用（LRU），最不频繁使用（LFU），先进先出（FIFO）的政策。通过仿真结果，性能改进的建议框架，这三种缓存算法已被确定，其优越的能力，以适应不同的环境中被证明。
2019-05-13 cs.IT cs.LG math.IT
Caching in Wireless Small Cell Networks: A Storage-Bandwidth Tradeoff
在网络边缘缓存内容是卸载流量、减少延迟和提高用户体验质量的有效手段。在这封信中，我们专注于存储带宽的权衡方面，其中小小区基站分布根据一个均匀的泊松点过程和缓存内容根据一个给定的内容流行度分布，受存储约束。我们提供了一个封闭形式的表达的缓存未命中概率，定义为不满足用户的请求在一个给定的覆盖区域的概率，作为信号干扰比，缓存大小，基站密度和内容流行度的函数。特别是，它示出，对于一个给定的最小缓存大小，基于流行度的缓存策略实现较低的中断概率为一个给定的基站密度相比，均匀的缓存。此外，我们表明，流行度为基础的缓存达到更好的性能在缓存未命中概率相同的频谱。
2016-03-17 cs.IT math.IT
Interference Cancellation at Receivers in Cache-Enabled Wireless Networks
在本文中，我们建议利用有限的缓存数据包作为边信息，以消除传入的干扰在接收器侧。我们考虑一个随机网络中的随机位置的基站和用户使用泊松点过程建模。缓存方案，以获得本地缓存增益和干扰消除增益的用户开发基于两个因素：不同的用户子集的密度和相应的子集中缓存的数据包。分组丢失率（PLR）进行了分析，这取决于缓存的数据包和信道状态信息（CSI）在接收器处可用。理论分析结果表明，在缓存资源和无线资源之间进行权衡。不同的缓存方案的性能进行了分析，并得出了分布式缓存的最小可实现PLR。
2016-11-14 cs.IT math.IT
Online Edge Caching and Wireless Delivery in Fog-Aided Networks with Dynamic Content Popularity
雾无线电接入网络（F-RAN）架构可以利用云处理和边缘缓存来向用户提供内容。为此，F-RAN利用边缘节点（EN）处的缓存和将云处理器连接到EN的前传链路。假设时不变的内容流行度，F-RAN中内容交付的现有信息理论分析依赖于具有单独内容放置和交付阶段的离线缓存。相比之下，这项工作的重点是场景中的一组流行的内容是随时间变化的，因此有必要在线补充的EN的高速缓存随着所请求的文件的交付。该分析集中在长期的归一化传输时间（NDT），它捕获的时间依赖性的编码延迟在多个时隙中的高信噪比制度的表征。在线边缘缓存和交付计划的串行和流水线传输模式的前传和边缘段。分析结果表明，在内容流行度随时间变化的情况下，前传链路的速率对F-RAN系统的长期无损检测设置了根本限制。分析结果进一步验证了数值模拟，产生重要的设计见解。
2018-04-22 cs.IT cs.NI math.IT
Online Caching with Wireless Fronthauling and Delivery in Fog-Aided Networks
雾无线电接入网络（F-RAN）利用边缘节点（EN）处的缓存内容和到云的前传连接进行内容交付。假设云和每个EN之间的专用前传链路，以前的工作集中在使用离线或在线缓存的F-RAN的分析上，这取决于内容流行度是时不变的还是时变的。扩展已经完成了多播前传链路连接云只有两个EN和时间不变的流行。相比之下，这项工作的范围是在多播前传链路将任意数量的EN连接到云的情况下，并且内容流行度是随时间变化的。归一化传输时间（NDT）被用作性能指标，并通过调查主动在线缓存，分析结果表明，前传传输的功率缩放设置F-RAN的性能限制。
2020-06-12 cs.IT math.IT
Towards Practical File Packetizations in Wireless Device-to-Device Caching Networks
我们考虑具有单跳传输的无线设备到设备（D2 D）缓存网络。以前的工作已经证明，缓存和编码的组播可以显着增加每用户的吞吐量。然而，用于D2 D网络的现有技术的编码高速缓存方案通常是不切实际的，因为如果库和存储器大小都是固定的，则内容文件相对于用户的数量被划分成指数数量的分组。在本文中，我们提出了两种组合的D2 D编码缓存网络设计的方法，与传统的未编码的单播相比，减少了分组和所需的吞吐量增益。第一种方法使用“超立方体”设计，其中每个用户在该超立方体中缓存“超平面”，并且“超平面”的交叉点表示编码的多播码字。此外，我们扩展了超立方体的方法，分散的设计。第二种方法使用Ruzsa-Szeméredi图来定义缓存放置。该图上的不相交匹配表示编码的多播码字。这两种方法产生的打包的指数减少，同时提供每用户吞吐量，这是在文献中的最先进的设计相媲美。此外，我们应用空间复用到新的D2 D网络设计，以进一步减少所需的分组，并显着提高每个用户的吞吐量为一些参数制度。
2019-10-13 cs.IT math.IT
Beamforming in Wireless Coded-Caching Systems
Ericsson AB（爱立信公司）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Ericsson Research（爱立信研究院）
本文研究集成波束赋形与编码缓存的无线传输网络架构，提出基于遗传算法的波束优化方案，有效提升多播机会、抑制干扰并显著降低峰值回程流量。
2023-09-11 cs.IT cs.LG cs.NI
Cache-Enabled Physical-Layer Security for Video Streaming in Wireless Networks with Limited Backhaul
在本文中，我们调查的第一次无线网络的物理层安全（PLS）的无线缓存的好处。特别地，提出了一种用于具有受限回程容量的蜂窝视频流的实现功率高效PLS的高速缓存方案。通过经由高速缓存和回程加载两者跨基站（BS）的子集共享视频数据，根据高速缓存状态、信道条件和回程容量来动态地启用若干BS的安全协作传输。因此，高速缓存减少了容量受限的回程链路上的数据共享开销。更重要的是，缓存引入了额外的安全自由度，并实现了高能效设计。我们调查的最佳缓存和传输策略，以最大限度地减少总发射功率，同时提供服务质量（QoS），并保证视频传输过程中的保密性。提出了一个两阶段非凸混合整数优化问题，分别对离线视频缓存阶段的缓存策略和在线视频分发阶段的协作传输策略进行优化.由于该问题是NP-难的，针对低复杂度的缓存训练和分发控制分别提出了次优多项式时间算法。最优性的充分条件下，所提出的计划获得全局最优解，也提供了。仿真结果表明，所提出的方案具有较低的秘密中断概率和较高的功率效率。
2016-12-04 cs.IT math.IT
Bandwidth Gain from Mobile Edge Computing and Caching in Wireless Multicast Systems
在本文中，我们提出了一种新的移动边缘计算（MEC）模型，其中MEC服务器具有所有计算任务的输入和输出数据，并通过共享的无线链路与多个支持缓存和计算的移动设备进行通信。每个任务请求可以从本地输出高速缓存、具有输入高速缓存的本地计算、本地计算或MEC计算来服务，其中的每一个引起多播链路的唯一带宽要求。以最小化传输带宽为目标，在时延、缓存、能量和组播传输约束条件下，对移动设备的本地缓存和计算策略进行了设计和优化。联合策略优化问题被证明是NP难的。当输出数据的大小小于输入数据的大小时，我们将问题转化为拟阵约束下的单调次模函数的极小化问题，并通过Schrijver的强多项式算法得到最优解.另一方面，当输出数据的大小大于输入数据的大小时，利用样本逼近和凹凸过程，结合乘子交替方向法，提出了一种低复杂度的高性能算法，并证明了该算法收敛于一个稳定点.此外，我们从理论上揭示了多少带宽增益可以实现从计算和缓存资源在移动设备或对称情况下的组播传输。我们的研究结果表明，利用计算和缓存资源在移动设备以及组播传输可以提供显着的带宽节省。
2019-01-23 cs.IT math.IT
