Cache-enabled Heterogeneous Cellular Networks: Comparison and Tradeoffs
在基站（BS）处缓存流行内容是释放蜂窝异构网络（HetNet）潜力的有希望的方式，其中回程已成为瓶颈。在本文中，我们比较了高速缓存使能的HetNet，其中一层多天线宏BS被具有高速缓存但没有回程的一层帮助节点覆盖，与传统的HetNet，其中宏BS层被具有有限容量回程的一层微微BS覆盖。我们利用随机几何理论推导了这两种HetNet的面积谱效率，并在一种特殊情况下得到了封闭形式的表达式。我们使用数值结果表明，助手密度只有1/4的微微BS密度，以实现相同的目标ASE，和助手密度可以通过增加缓存容量进一步降低。在给定的总缓存容量的区域内，存在一个最佳的助手节点密度，最大化ASE。
2016-02-29 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis of MmWave Communications in Cache-enabled HetNets
在本文中，我们考虑了一种新的高速缓存使能的异构网络（HetNet），其中宏基站（BS）与传统的子6 GHz的覆盖密集毫米波（毫米波）微微BS。这些两层BS，这是建模为两个独立的同质泊松点过程，缓存多媒体内容的流行程度排名。在宏BS和核心服务器之间利用高容量回程。引入最大接收功率策略，推导了新的成功概率和面积频谱效率（ASE）算法。此外，通过Monte Carlo仿真验证了分析结论，数值结果表明：1）HetNet是一个干扰受限的系统，性能优于传统HetNet; 2）存在一个最佳的预定速率阈值，该阈值有助于最大ASE; 3）由于天线规模较大，73 GHz是最佳的ASE毫米波载波频率。
2018-01-26 cs.IT math.IT
Caching Policy Toward Maximal Success Probability and Area Spectral Efficiency of Cache-enabled HetNets
在本文中，我们调查的最佳缓存策略分别最大化的成功概率和区域频谱效率（ASE）在一个缓存启用异构网络（HetNet），一层的多天线宏基站（MBS）覆盖一层的助手与缓存。在概率缓存框架下，我们借助随机几何理论推导出成功概率和ASE。找到最佳的缓存策略后，我们分析了关键系统参数的影响，并比较ASE与传统的HetNet的MBS层覆盖的微微BS（PBS）的回程容量有限的一层。分析和数值计算结果表明，最佳的缓存概率是不太偏斜的助手之间，以最大限度地提高成功概率的比例时，MBS-助手密度，MBS-助手的发射功率，用户-助手密度，或速率要求是小的，但更偏斜，以最大限度地提高ASE一般。与传统的HetNet相比，辅助者密度远低于PBS密度，以实现相同的目标ASE。可以通过增加高速缓存大小来降低帮助器密度。在一个区域内给定总的缓存大小，存在最佳的助手节点密度，最大化ASE。
2017-04-28 cs.IT math.IT
Downlink Power Optimization for Heterogeneous Networks with Time Reversal-based Transmission under Backhaul Limitation
在本文中，我们研究了两种不同的波束成形技术的应用，并提出了一种新的下行链路功率最小化方案的两层异构网络（HetNet）模型。在这种情况下，我们采用时间反转（TR）技术的毫微微蜂窝基站（FBS），而我们假设，一个宏蜂窝基站（MBS）使用迫零为基础的算法和通信信道受到频率选择性衰落。此外，HetNet的回程连接无法支持用于两个层之间的信令信息交换的足够吞吐量。考虑到HetNet模型，提出了一种下行链路功率最小化方案，并提供了关于最优解的封闭形式的表达式，考虑到这一约束。此外，考虑到不完美的信道估计在TR雇用的毫微微蜂窝，最坏情况下的鲁棒功率最小化问题。通过设计TR最坏情况分析，这个强大的问题转化为一个等价的配方，是易于解决。我们的论文中提出的结果表明，TR技术优于迫零一个在毫微微蜂窝工作环境的波束成形方法的角度。最后，我们验证了所提出的功率加载策略的完美和不完美的信道估计的情况下。
2017-04-06 cs.IT math.IT
Cache Placement in Two-Tier HetNets with Limited Storage Capacity: Cache or Buffer?
在本文中，我们的目标是通过带宽分配和缓存放置在有限的存储容量，其中包括缓存容量和缓冲区容量的两层异构网络中的平均文件传输延迟最小化。对于固定带宽分配的平均时延最小化问题，虽然该问题是非凸的，但通过比较由求解Karush-Kuhn-Tucker条件得到的所有局部最优解，得到了封闭形式的最优解.为了联合优化带宽分配和缓存放置，最优带宽分配首先推导出，然后代入到原来的问题。给出了最优缓存策略的结构，表明缓存流行度高的文件比缓存大小大的文件更优。基于此最优结构，我们提出了一种低复杂度的迭代算法来获得次优解，其中每一步都得到闭型表达式。数值结果表明，我们的解决方案相比，传统的缓存策略，不考虑缓存和缓冲区的延迟权衡的优越性。
2019-07-17 cs.IT math.IT
How Much Cache is Needed to Achieve Linear Capacity Scaling in Backhaul-Limited Dense Wireless Networks?
密集无线网络是满足5G无线系统中巨大容量需求的有前途的解决方案。然而，存在两个实现问题，即干扰和回程问题。为了解决这些问题，我们提出了一种新的网络架构，称为回程有限的高速缓存密集无线网络（C-DWN），其中物理层（PHY）缓存方案在基站（BS），但只有一小部分的BS有线有效载荷回程。PHY缓存可以取代有线回程的作用，以实现缓存引起的MIMO协作增益和缓存辅助的多跳增益。两个基本问题得到解决。我们能否利用PHY缓存来实现有限有效负载回程的线性容量扩展？如果是，需要多少缓存？我们表明，回程限制的C-DWN的容量确实与BS的数量成线性比例，如果BS缓存大小大于取决于内容流行度的阈值。我们还量化的吞吐量增益，由于高速缓存引起的MIMO合作传统的缓存方案（纯粹利用缓存辅助多跳）。有趣的是，实现显著的高速缓存引起的MIMO协作增益所需的最小BS高速缓存大小与实现线性容量缩放所需的相同。
2016-05-09 cs.IT math.IT
Analysis and Optimization of Random Cache in Multi-Antenna HetNets with Interference Nulling
从统计性能的角度出发，提出了一种基于随机缓存的多天线异构网络（HetNets）中基于用户为中心的小区间干扰置零（IN）的单用户吞吐量分析框架.使用随机几何的工具，每个用户的吞吐量的显式表达式。基于分析结果，最大化每用户吞吐量的最佳缓存概率进行了分析。理论分析和数值计算结果表明，干扰置零下的最优随机缓存充分收获了文件分集增益（FDG），并实现了一个有前途的每用户吞吐量。
2019-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Design of Access and Backhaul in Densely Deployed MmWave Small Cells
针对毫米波异构蜂窝网络接入与回传吞吐量失衡问题，提出基于多智能体深度强化学习的用户关联与回传资源分配联合优化方法，以适应链路动态并提升长期总吞吐量。
2023-08-17 cs.IT cs.NI math.IT
Cache-enabled HetNets With Millimeter Wave Small Cells
在本文中，我们考虑了一种新的高速缓存使能的异构网络（HetNet），其中宏基站（BS）与传统的子6 GHz的覆盖密集毫米波（毫米波）微微BS。这些两层BS，这是建模为两个独立的同质泊松点过程，缓存多媒体内容的流行程度排名。在宏BS和核心服务器之间利用高容量回程。与之前文章中分析的简化平顶天线方向图相比，我们在所有毫米波BS处采用具有均匀线性阵列的实际天线模型。为了评估我们系统的性能，我们引入了两种不同的用户关联策略：1）最大接收功率（Max-RP）方案;和2）最大速率（Max-Rate）方案。借助于这两种方案，我们推导出了新的成功概率和面积谱效率（ASE）的理论方程。考虑到一个特殊的情况下，实际的路径损耗法律，覆盖概率的几个封闭形式的表达式推导出获得一些见解。蒙特卡罗模拟验证了分析结论。我们证明：1）所提出的HetNet是干扰受限系统，并且其在成功概率方面优于传统的HetNet; 2）存在有助于最大ASE的最佳预定速率阈值;以及3）Max-Rate比Max-RP实现更高的成功概率和ASE，但是其需要干扰效应的额外信息。
2018-07-12 cs.IT math.IT
Joint load balancing and interference mitigation in 5G HETNETS
我们研究了异构网络（HetNet）中的联合负载均衡和干扰抑制问题，其中假设大规模多输入多输出（MIMO）宏小区基站（BS）配备有大量天线，覆盖有无线自回程小小区（SC）。具有采用常规天线阵列的全双工通信的自回程SC BS通过使用来自相同频带中的宏BS的无线回程来服务宏用户和SC用户两者。我们制定的联合负载均衡和干扰缓解问题作为一个网络效用最大化的无线回程约束。随后，利用随机优化的框架，该问题被解耦为宏小区用户的动态调度、SC的回程供应以及根据干扰和回程链路将宏小区用户卸载到SC。通过数值结果，我们显示了我们提出的框架的性能增益的影响下，小小区密度，基站天线的数量，以及在低和高频段的发射功率电平。我们进一步提供见解的性能分析和收敛的建议框架。数值实验结果表明，该算法的性能优于其他基线。有趣的是，我们发现，即使在较低频带，开放获取小型小区的性能在某些操作点接近于封闭接入的性能，与较高频带处的封闭接入相比，开放获取全双工小型小区仍然产生更高的增益。随着小小区密度或无线回程质量的增加，与每平方公里具有350个小小区基站的超密集网络中的封闭接入小小区相比，开放获取全双工小小区在小区边缘性能方面优于封闭接入小小区并实现5.6倍增益。
2017-07-10 cs.IT cs.NI math.IT
Analysis and Optimization of Caching and Multicasting in Large-Scale 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急剧增长的移动流量，但也对回程提出了重大挑战。在宏基站和微微基站（BS）处的缓存和多播是支持大规模内容递送和减少HetNet中的回程负载的两种有前途的方法。在本文中，我们共同考虑在一个大规模的缓存启用HetNet回程约束的缓存和组播。我们提出了一种混合缓存设计，包括相同的缓存在宏层和随机缓存在微微层，和相应的组播设计。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（SNR）和用户密度区域，利用工具从随机几何。然后，我们考虑成功传输概率最大化通过优化设计参数，这是一个非常具有挑战性的混合离散-连续优化问题，由于成功传输概率的复杂结构。通过使用优化技术和探索的结构特性，我们得到了一个接近最优的解决方案，具有优越的性能和可管理的复杂性。在较弱的条件下，该解在一般区域内的性能优于任何渐近最优解。分析和优化的结果提供了有价值的设计见解，实际的缓存启用的HetNet。
2016-04-08 cs.IT math.IT
Cache Size Allocation in Backhaul Limited Wireless Networks
在基站缓存流行内容是对现有有限回程链路的有力补充，用于适应指数增长的移动数据业务。考虑到有限的缓存预算，我们研究了蜂窝网络中的缓存大小分配问题，以最大限度地提高用户成功概率（USP），考虑无线信道统计，回程容量和文件流行度分布。USP被定义为一个用户可以从本地缓存或通过回程链路成功下载其请求的文件的概率。我们首先考虑一个单细胞的情况下，并得出一个封闭形式的表达式的USP，这有助于揭示各种参数的影响，如文件流行度分布。更具体地，对于高度集中的文件流行度分布，所需的高速缓存大小与文件的总数无关，而对于不太集中的文件流行度分布，所需的高速缓存大小与文件的总数成线性关系。此外，我们研究了多单元场景，并提供了一种二分搜索算法来找到最佳的缓存大小分配。最佳的缓存大小分配通过模拟验证，它被证明发挥更显着的作用时，文件流行度分布不太集中。
2016-02-28 cs.IT math.IT
Wyner's Network on Caches: Combining Receiver Caching with a Flexible Backhaul
在这项工作中，我们研究了一个大型的线性干扰网络，具有相同数量的发射机和接收机，其中每个发射机连接到两个后续的接收机。每个发射机都可以单独访问回程链路（获取$M_{T}$文件的等效物），而每个接收机可以缓存库的一部分$γ$。我们探索的通信速率，回程负载和缓存存储之间的权衡设计算法，可以利用合作传输的好处，在部分连接的网络，同时利用多播传输归因于用户缓存的优势。我们表明，接收器缓存和提取内容从回程是两个资源，可以同时提高交付性能的协同方式。具体来说，这项工作的一个有趣的结果是，用户缓存库的一部分$γ$可以将每个用户的自由度（puDoF）增加$γ$。此外，结果揭示了回程负载的显著节省，即使在小缓存大小区域中。例如，使用对$(M_{T}=8, γ=0)$实现的puDoF也可以用对$(M_{T}=4,γ=0.035)$和$(M_{T}=2,γ=0.1)$实现，这表明即使是小的高速缓存也可以提供回程负载的显著节省。
2019-03-15 cs.IT math.IT
Optimized Base-Station Cache Allocation for Cloud Radio Access Network with Multicast Backhaul
云无线电接入网络（C-RAN）的性能受到连接集中式处理器（CP）与基站（BS）的回程链路的有限容量的限制，特别是当回程在无线介质中实现时。本文提出了使用无线多播与BS缓存，其中BS预存储流行文件的内容，以增加C-RAN的回程。针对由单个基站集群和无线回程组成的下行链路C-RAN，研究了基站之间的最优缓存分配策略和CP处的最优组播波束赋形传输策略，使得用户请求的消息以最有效的方式从CP传送到基站。我们首先陈述基于联合高速缓存-信道编码方案的多播回程速率表达式，这意味着较大的高速缓存大小应当被分配给具有较弱信道的BS。然后，我们制定了一个两个时标的联合缓存大小分配和波束成形设计问题，其中缓存是离线优化的长期信道统计信息的基础上，而波束成形器的设计在文件传输阶段的基础上的瞬时信道状态信息。通过利用样本近似方法和交替方向乘法器（ADMM）的方法，我们开发了高效的算法优化缓存大小之间的BS分配，并量化多少缓存应该分配给较弱的BS。我们进一步考虑的情况下，多个文件具有不同的流行度，并表明，它通常不是最佳的完全缓存最流行的文件第一。数值结果表明，优化后的缓存大小分配方案的性能显着改善均匀分配和其他启发式计划。
2018-04-28 cs.IT math.IT
The 5G Cellular Backhaul Management Dilemma: To Cache or to Serve
随着将缓存能力引入到小小区网络（SCN）中，需要开发新的回程管理机制以防止由小基站（SBS）下载的要缓存的预测文件危害需要经由回程服务的紧急请求。此外，这些机制必须考虑回程的异质性，回程将涵盖各个频带的无线回程链路和有线回程组件。在本文中，异构回程管理问题制定为少数民族的游戏中，每个SBS必须定义的预测文件下载的数量，而不影响当前请求所需的传输速率。对于制定的游戏，它表明，一个唯一的公平适当的混合纳什均衡（PMNE）存在。提出了一种自组织强化学习算法，并证明了该算法收敛于一个唯一的Boltzmann-Gibbs平衡点，该平衡点逼近期望的PMNE。仿真结果表明，该方法的性能可以接近理想的最优算法，而它优于集中式贪婪的方法，在缓存的数据量，而不会危及当前请求的服务质量。
2017-05-03 cs.IT math.IT
Joint In-Band Backhauling and Interference Mitigation in 5G Heterogeneous Networks
在本文中，我们研究了5G异构网络（HetNet）中的联合带内回传和干扰抑制问题，其中假设配备有大量天线的大规模多输入多输出（MIMO）宏小区基站与自回传小小区重叠。这个问题被投射为受无线回程约束的网络效用最大化。由于该问题的不可处理性，我们首先诉诸随机矩阵理论来获得渐近状态下的可达速率和发射功率的封闭形式的表达式，即，因为天线和用户的数量变大。随后，利用随机优化的框架，该问题被解耦为宏小区用户的动态调度和作为干扰和回程链路的函数的小小区的回程供应。通过模拟，我们评估我们提出的框架在不同的网络架构和低/高频段下的性能增益。我们提出的HetNet方法实现了1.7 Gbps的可实现的平均UE吞吐量，并且在28 GHz和1 GHz带宽下每平方公里服务200个UE时，确保了1 Gbps的小区边缘UE吞吐量。在超密集网络中，与2.4 GHz相比，28 GHz下的UE吞吐量达到62倍增益。
2017-05-23 cs.IT cs.NI math.IT
Cache-Enabled Physical Layer Security for Video Streaming in Backhaul-Limited Cellular Networks
在本文中，我们提出了一种新的无线缓存方案，以提高在有限的回程容量的蜂窝网络中的视频流的物理层安全性。通过经由高速缓存和回程加载两者跨基站（BS）的子集主动地共享视频数据，可以根据高速缓存状态、信道条件和回程容量来动态地启用若干BS的安全协作联合传输。假设发射端的信道状态信息（CSI）不完全，提出了一个两阶段的非凸混合整数鲁棒优化问题，在保证视频传输的服务质量（QoS）和通信保密性的同时最小化总发射功率，其中缓存和协作传输策略分别在离线视频缓存阶段和在线视频传输阶段进行优化.虽然制定的优化问题原来是NP难的，低复杂度的多项式时间算法，其解决方案在一定条件下是全局最优的，提出了缓存训练和视频传输控制。高速缓存被证明是有益的，因为它减少了施加在容量受限的回程链路上的数据共享开销，引入了额外的安全自由度，并且实现了功率高效的通信系统设计。仿真结果表明，该缓存方案同时实现了较低的秘密中断概率和较高的功率效率。此外，由于所提出的鲁棒优化，不完善的CSI知识所造成的性能损失，可以显着降低时，高速缓存容量变得很大。
2017-11-07 cs.IT math.IT
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
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
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
Edge Caching in Dense Heterogeneous Cellular Networks with Massive MIMO Aided Self-backhaul
研究了密集异构蜂窝网络（HetNets）中的边缘缓存问题，在HetNets中，缓存容量有限的小型基站（SBS）存储流行内容，而当SBS需要非缓存内容时，大规模多输入多输出（MIMO）辅助的宏基站提供无线自回程。我们的目标是解决小区负载和命中概率对成功内容交付（SCD）的影响，并给出避免任意小小区中的接入过载和任意宏小区中的回程过载所需的最小基站密度。推导了无需下行信道估计的大规模MIMO回程可达速率，计算了回程时间，并对此类网络的时延进行了评估。分析结果证实，命中概率需要适当地选择，以实现SCD。明确量化了缓存大小和SCD之间的相互作用。理论上证明，当请求非缓存内容时，如果缓存内容交付的平均访问速率低于自回传内容交付的平均访问速率，则非缓存内容交付的平均延迟可以与大规模辅助MIMO自回传的缓存内容交付相当。仿真结果验证了我们的分析。
2018-07-10 cs.IT cs.NI math.IT
Fairness and Transmission-Aware Caching and Delivery Policies in OFDMA-Based HetNets
最近，无线边缘缓存已经作为未来无线网络的有前景的技术出现，以通过在网络边缘主动存储内容来应对对高数据率和低延迟多媒体服务的指数增长的需求。在这里，我们的目标是设计高效的缓存放置和交付策略的正交频分多址（OFDMA）为基础的缓存启用异构蜂窝网络（C-HetNet），在两个独立的阶段：缓存阶段（CP）和交付阶段（DP）。由于保证移动用户（MU）之间的公平性没有得到很好的研究，在高速缓存辅助的无线网络中，我们首先提出了两个基于延迟的公平性计划，称为比例公平（PF）和最小最大公平（MMF）。PF方案处理最小化MU的总加权延迟，而MMF旨在最小化它们之间的最大延迟。在CP中，我们提出了一种新的主动公平性和传输感知缓存放置策略（CPS），对应于每个目标公平方案，利用灵活的无线接入和回程传输的机会。具体来说，我们共同执行的物理资源的分配，存储和无线电，用户关联，以提高CPS的灵活性。此外，在每个公平方案的DP，提出了一个有效的交付策略的基础上的到达请求的MU，CSI和缓存状态。数值评估表明，我们提出的CPS优于总延迟的MU高达27%相比，传统的基线流行的CPS。
2018-11-27 cs.IT math.IT
Caching at Base Stations with Multi-Cluster Multicast Wireless Backhaul via Accelerated First-Order Algorithm
云无线接入网（C-RAN）已被公认为是下一代无线系统的有前途的架构，以满足\textcolor{black}{support}对更高数据率的快速增长的需求。然而，C-RAN的性能受到回程容量的限制，特别是对于无线部署。虽然具有固定BS缓存的C-RAN已经被证明可以减少回程消耗，但是进一步优化具有多集群多播回程的BS处的缓存分配更具挑战性，其中集群间干扰引起缓存优化问题的额外非凸性。尽管面临挑战，我们提出了一个加速的一阶算法，它实现了更高的内容下载总速率比二阶算法运行相同的时间。仿真结果表明，通过将所需内容同时传送到不同的组播簇，该算法获得了比时分单簇传输方案更高的下载总速率.此外，它被发现，所提出的算法分配较大的高速缓存大小的较近的集群内的较远的BS，这提供了洞察所提出的高速缓存分配的优越性。
2020-01-21 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
Robust Beamforming in Cache-Enabled Cloud Radio Access Networks
流行的内容缓存预计将在有效地减少回程拥塞和实现下一代移动无线电系统中的用户满意度方面发挥重要作用。考虑启用高速缓存的云无线电接入网络（CRAN）的下行链路，其中每个启用高速缓存的基站（BS）配备有有限大小的本地高速缓存存储。中央计算单元（云）经由有限容量回程链路连接到BS，并且服务于一组单天线移动用户（MU）。本文假设只有不完美的信道状态信息（CSI）是在云。它集中在最小化的总网络功率和回程成本的问题，以确定每个用户的波束形成向量在整个网络中，量化噪声协方差矩阵，并受到不完美的信道状态信息和固定的缓存放置假设的BS聚类。本文建议解决这样一个困难的，非凸优化问题，使用半定松弛（SDR）。然后，本文使用$\ell_0$ -范数近似，提供一个可行的，次优的解决方案，使用优化最小化（MM）的方法。仿真结果特别示出了与传统的无缓存CRAN相比，启用缓存的网络如何显著提高回程成本，特别是在高信号干扰噪声比（SINR）值下。
2016-09-06 cs.IT math.IT
Backhaul Traffic Balancing and Dynamic Content-Centric Clustering for the Downlink of Fog Radio Access Network
最近，已经提出了云无线电接入网络（C-RAN）的演进，称为雾无线电接入网络（F-RAN）。与C-RAN相比，F-CAN中的无线电单元（RU）配备了本地缓存，可以存储一些经常请求的文件。在下行链路中，请求相同文件的用户形成多播组，并且由RU的集群协作地服务。请求的文件可以在此群集的缓存中本地获得，也可以通过回程从中央处理器（CP）获取。因此，缓存一些频繁请求的文件可以大大减少回程链路的负担。集群中是否应涉及特定RU以服务多播组取决于其回程容量、请求的文件、缓存的文件和信道。因此，它需要优化。在本文中，我们研究的联合设计多播波束成形，动态分簇和回程流量平衡。波束成形和集群联合优化，以最大限度地减少功耗，同时要满足每个用户的QoS和每个回程链路上的流量是根据其容量平衡。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Optimization and Analysis of Probabilistic Caching in $N$-tier Heterogeneous Networks
在本文中，我们研究了概率缓存的$N$层无线异构网络（HetNet）使用随机几何。首先推导出一个通用的、易于处理的成功投递概率表达式。然后，我们优化的缓存概率最大化的SDP在高信噪比（SNR）制度。证明了该问题是凸的，并有效地解决了问题。接下来，我们在$N$ -层HetNet和单层网络之间建立一个有趣的连接。与最佳性能仅取决于高速缓存大小的单层网络不同，$N$层HetNet的最佳性能还取决于BS密度。然而，性能上限是由一个等效的单层网络。我们进一步表明，与统一的缓存概率，无论内容的流行程度，以实现一个目标SDP，一个层的BS密度可以通过增加缓存大小的层时，缓存大小大于一个阈值，否则BS密度和BS缓存大小可以同时增加。分析还发现，层的BS密度与同一层的BS高速缓存大小成反比，并且与其它层的BS高速缓存大小成线性。
2017-11-28 cs.IT math.IT
Layered Group Sparse Beamforming for Cache-Enabled Green Wireless Networks
移动数据流量的指数增长正在推动密集无线网络的部署，这不仅会带来沉重的回程负担，而且还会产生相当大的功耗。将缓存引入无线网络边缘是解决这些挑战的潜在且经济高效的解决方案。在本文中，我们将探讨的问题，最大限度地减少网络功耗的缓存使能的无线网络，包括基站（BS）和回程的功耗。我们的目标是开发有效的算法，统一自适应BS选择，回程内容分配和多播波束成形，同时考虑到用户的QoS要求和回程容量的限制。为了解决网络功率最小化问题的NP-困难性，我们首先提出了一个广义分层组稀疏波束形成（LGSBF）建模框架，这有助于揭示波束形成器中的分层稀疏结构。通过采用重新加权的$\left.\ell_{1}\right/\ell_{2}$ -范数技术，我们进一步开发了一个凸近似过程的LGSBF问题，其次是一个三阶段的迭代LGSBF框架，以诱导所需的稀疏结构的波束形成器。仿真结果验证了所提算法在降低网络功耗方面的有效性，并表明缓存在用户密度较高、回程链路功率效率较低的网络中发挥更大的作用。
2017-07-19 cs.IT math.IT
Cache Enabled UAV HetNets Access xHaul Coverage Analysis and Optimal Resource Partitioning
我们研究了一个城市无线网络中，缓存使能的无人机接入点（UAV-AP）和无人机基站（UAV-BS）部署，以提供更高的吞吐量和ad-hoc覆盖地面上的用户。启用高速缓存的UAV-AP通过xHaul链路经由地面基站（TBS）或启用回程的UAV-BS将用户数据路由到核心网络。首先，我们推导出接入和xHaul链路中的关联概率。有趣的是，我们表明，为了最大限度地提高视线（LoS）无人机（UAV）的关联性，在阈值之后，密集的无人机部署可能是没有好处的。然后，我们得到的信号干扰噪声比（SINR）的覆盖概率的典型用户在接入链路和标记的无人机-AP在xHaul链路，分别。采用SINR覆盖分析来通过联合考虑成功接入和xHaul传输的概率以及成功缓存命中概率来表征成功内容递送概率。我们在数字上优化了接入和xHaul链路之间的频率资源分配，以最大限度地成功向用户提供内容。对于一个给定的存储容量在无人机，我们的研究规定了网络运营商的最佳带宽划分因素和尺寸规则有关的无人机-AP的部署。
2022-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
A Deep Reinforcement Learning Approach for Dynamic Contents Caching in HetNets
物联网的最新发展需要缓存动态内容，其中内容的新版本全天候可用，因此需要及时更新以确保其相关性。信息年龄（AoI）是评估内容新鲜度的性能指标。缓存内容更新算法的AoI优化的现有工作集中于最小化所有缓存内容的长期平均AoI。有时，需要在将来处理的用户请求是预先知道的，可以存储在用户请求队列中。在本文中，我们提出了动态缓存内容更新调度算法，利用用户请求队列。我们考虑一个特殊的用例，其中来自深度学习模型的训练神经网络（NN）被缓存在异构网络中。提出了一种基于马尔可夫决策过程（MDP）的缓存内容更新调度算法，以最小化发送给用户的神经网络的平均AoI和与内容更新相关的开销.通过使用深度强化学习（DRL），我们提出了一个低复杂度的次优调度算法。仿真结果表明，在相同的更新频率下，我们提出的算法优于定期缓存内容更新计划，并减少平均AoI高达35%。
2020-04-16 cs.IT eess.SP math.IT
Content-Centric Multicast Beamforming in Cache-Enabled Cloud Radio Access Networks
多播传输和无线缓存是减少无线网络中空中和回程业务负载的有效方法。本文提出了将这两个关键的想法，内容为中心的多播传输在云无线接入网络（RAN），其中多个基站（BS）连接到一个中央处理器（CP）通过有限容量的回程链路。每个BS具有有限存储大小的高速缓存，并且配备有多个天线。BS协作地向网络中的多个用户发送内容，所述内容存储在本地缓存中或者从CP获取。请求相同内容的用户形成多播组，并且由相同的BS集群协作地使用多播波束成形来服务。假设固定的缓存放置，本文研究了联合设计的组播波束成形和内容为中心的BS集群制定的优化问题，最大限度地减少总网络成本下的服务质量（QoS）的约束，为每个组播组。网络成本包括传输功率和回程成本。我们使用波束成形向量的混合$\ell_0/\ell_2$范数对回程成本进行建模。为了解决这个非凸问题，我们首先近似它使用半定松弛（SDR）方法和凹光滑函数。然后，我们提出了一个差分凸函数（DC）规划算法，以获得次优解，并显示三个光滑函数的连接。仿真结果验证了组播的优势，并显示了不同的缓存大小和缓存策略在云RAN中的效果。
2015-08-11 cs.IT math.IT
Cost-Effective Cache Deployment in Mobile Heterogeneous Networks
本文研究了缓存启用异构网络（HetNets）的基本问题之一：有多少缓存实例应该部署在不同的基站，以提供有保证的服务，在一个具有成本效益的方式。具体来说，我们考虑具有分层缓存的双层HetNet，其中最流行的文件被缓存在小小区基站（SBS）处，而不太流行的文件被缓存在宏基站（MBS）处。对于给定的网络高速缓存部署预算，优化MBS和SBS的高速缓存大小以最大化网络容量，同时满足文件传输速率要求。由于MBS和SBS的高速缓存大小影响业务负载分布，因此层间业务导向也用于负载均衡。基于随机几何分析，在SBS回程约束的网络中，得到了基于阈值的MBS和SBS的最优缓存大小。仿真结果提供了评估所提出的方案，并展示了成本效益的网络部署中的应用。
2017-07-13 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Content Placement for Offloading in Cache-enabled Heterogeneous Wireless Networks
在基站（BS）处进行缓存是一种很有前途的方式来卸载流量并消除异构网络（HetNet）中的回程瓶颈。在本文中，我们研究了最佳的内容放置最大限度地提高成功卸载概率的高速缓存启用HetNet中的一层多天线宏BS（MBS）覆盖一层的助手与高速缓存。基于概率缓存框架，借助随机几何理论推导出成功卸载概率的封闭形式，并建立了缓存概率优化问题，该问题一般不是凹的.在用户-助手密度比高和低的两种极端情况下，得到了最优缓存概率，并分析了两层基站密度、发射功率以及信干噪比（SINR）阈值对缓存概率的影响。在一般情况下，我们得到了最佳的缓存概率，最大化成功卸载概率的下限，并分析了用户密度的影响。仿真和数值结果表明，当MBS与助手密度、MBS与助手发送功率和用户与助手密度之比以及SINR阈值较大时，最优缓存策略倾向于在所有位置缓存最流行的文件。
2016-04-12 cs.IT math.IT
Analysis on Cache-enabled Wireless Heterogeneous Networks
缓存流行的多媒体内容是释放无线网络最终潜力的一种有前途的方法。在本文中，我们有助于提出和分析基于缓存的内容交付在一个三层异构网络（HetNet），其中包括基站（BS），中继和设备到设备（D2D）对。我们提倡在网络非高峰时，将热门内容主动缓存在中继和部分有缓存能力的用户中。高速缓存的内容可以被重新用于频繁访问以卸载蜂窝网络业务。首先将节点位置建模为相互独立的泊松点过程（PPP），并开发了相应的内容访问协议。然后对下行链路的平均遍历速率和中断概率进行了理论分析。基于\emph{multiclass processor-sharing queue}模型和连续时间马尔可夫过程，我们进一步推导了吞吐量和延迟。根据HetNet中稳态的临界条件，研究了最大流量负载和全局吞吐量增益。此外，一些关键网络特性的影响，例如，多媒体内容的异构性、节点密度和有限的缓存容量对系统性能的影响被详细阐述以提供有价值的见解。
2015-08-12 cs.IT math.IT
Cache-Enabled Millimetre-Wave Fluid Antenna Systems: Modeling and Performance
本文研究了配备流体天线系统的毫米波异构蜂窝网络的缓存性能，通过推导成功内容交付概率和延迟表达式，证明FAS能显著提升系统性能。
2024-03-25 cs.IT eess.SP math.IT
Caching at the Edge with LT codes
我们研究了基于LT的缓存方案在剥离（迭代）解码算法下的性能。我们假设用户要求下载内容到多个缓存辅助发射机。发射机通过回程链路连接到主节点，而在用户和主节点之间不存在直接链路。每个内容都被分段并使用LT代码进行编码。优化每个发射机处的高速缓存放置，使得回程链路上的传输最小化。我们推导出一个封闭的形式表达式的回程传输速率的计算。我们比较了基于LT的缓存方案的性能相对于基于最大距离可分离码的缓存方案。最后，我们表明，缓存与\acl{LT}代码的行为一样好的缓存与最大距离可分离的代码。
2018-10-16 cs.IT math.IT
On Edge Caching with Secrecy Constraints
在本文中，我们调查的问题，最佳的高速缓存放置在异构网络中的保密约束下，小小区基站配备了高速缓存，以减少整体回程负载。对于两种模型的窃听攻击，我们正式推导出必要的保密条件，我们得出相应的可实现的回程速率。特别是，我们制定了最佳的缓存方案的保密约束作为一个凸优化问题。然后，我们彻底调查的回程速率性能的异构网络的保密约束，使用数值模拟。我们比较了系统的性能和没有保密约束，我们分析了系统参数的影响，如文件的流行程度，库文件的大小和小小区基站的能力，我们的最佳缓存策略的整体性能。我们的研究结果突出了相当大的影响的保密要求的整体缓存性能的网络。
2016-03-18 cs.IT math.IT
Learning-Based Optimization of Cache Content in a Small Cell Base Station
研究了回程容量有限的无线小小区基站（sBS）中缓存内容的最优放置问题。sBS具有大的高速缓冲存储器，并且通过将高数据率内容递送到其覆盖区域中的用户来提供内容级选择性卸载。sBS内容控制器（CC）的目标是将最流行的内容存储在sBS高速缓冲存储器中，使得可以直接从sBS获取最大量的数据，而不依赖于峰值业务时段期间的有限回程资源。如果预先知道受欢迎程度，则问题简化为背包问题。然而，在这项工作中，假设CC不知道文件的流行度简档，并且它只能观察对缓存内容的瞬时需求。因此，基于需求历史来优化缓存内容放置。通过以规则的时间间隔刷新高速缓存内容，CC尝试学习流行度简档，同时以可能的最佳方式利用有限的高速缓存容量。三种算法研究这个缓存内容放置问题，导致不同的开发探索权衡。我们提供了大量的数值模拟，以研究这些算法的时间演化，以及系统参数的影响，如文件的数量，用户的数量，缓存的大小，和偏度的流行配置文件，对性能的影响。结果表明，所提出的算法快速学习的流行配置文件的系统参数范围很广。
2014-02-21 cs.IT math.IT
Optimizing MDS Codes for Caching at the Edge
在本文中，我们调查的问题，最佳MDS编码的高速缓存放置在无线边缘，以尽量减少在异构网络中的回程速率。我们推导出的回程速率性能的任何缓存方案的文件分割和MDS编码的基础上，我们制定的最佳缓存方案作为一个凸优化问题。然后，我们彻底调查一个重要的异构网络的情况下，这种最佳方案的性能。我们将其与其他几种缓存策略进行比较，并分析了系统参数的影响，例如库文件的流行程度和大小以及小小区基站的能力，对我们的最佳缓存策略的整体性能的影响。我们的研究结果表明，MDS编码的内容在无线边缘的高速缓存中的仔细放置导致网络回程的负载显着减少，因此网络的性能得到了相当大的提高。
2015-09-18 cs.IT math.IT
Content-Centric Sparse Multicast Beamforming for Cache-Enabled Cloud RAN
本文提出了一种以内容为中心的传输设计在云无线接入网络（云RAN），结合组播和缓存。请求相同内容的用户形成多播组，并且由相同的基站（BS）集群协作地服务。每个BS具有本地高速缓存，并且其经由回程链路从其本地高速缓存或从中央处理器（CP）获取所请求的内容。我们研究了动态内容为中心的BS集群和多播波束成形的信道条件和缓存状态。首先，我们制定了一个混合整数非线性规划问题的回程成本和发射功率的加权和最小化的服务质量约束下的每个组播组。理论分析表明，无论信道条件如何，缓存所请求内容的所有BS都可以被包括在该内容的BS簇中。然后，我们重新制定一个等效的稀疏多播波束形成（SBF）问题。采用光滑$\ell_0$ -范数逼近等技术，将SBF问题转化为凸规划差分问题，并采用凹凸过程算法进行有效求解。仿真结果表明，所提出的内容为中心的传输显着的优势。三个启发式缓存策略的效果也进行了评估。
2016-06-06 cs.IT math.IT
Stochastic Content-Centric Multicast Scheduling for Cache-Enabled Heterogeneous Cellular Networks
在小型基站（SBS）处的高速缓存已经证明了在减轻异构蜂窝网络（HetNet）中的回程需求方面的显著益处。虽然许多现有的作品集中在什么内容缓存在每个SBS，一个同样重要的问题是什么内容提供，以满足动态用户的需求给定的缓存状态。在本文中，我们研究了最佳的内容交付缓存启用HetNets考虑到无线介质的固有组播能力。我们考虑随机内容多播调度，共同最小化平均网络延迟和功率成本下的多址接入约束。我们建立了一个以内容为中心的请求队列模型，并将此随机优化问题表示为一个无限时域平均成本马尔可夫决策过程（MDP）。利用\emph{relative value iteration}和请求队列动力学的特殊性质，我们刻画了MDP的价值函数的一些性质。基于这些性质，我们证明了最优多播调度策略是阈值型的。然后，我们提出了一个结构感知的优化算法，以获得最优的政策。我们还提出了一个低复杂度的次优策略，它具有类似的结构属性的最优策略，并开发了一个低复杂度的算法来获得这个政策。
2016-06-17 cs.IT cs.NI math.IT
Random Caching Design for Multi-User Multi-Antenna HetNets with Interference Nulling
在高速缓存网络中，由于以内容为中心的用户关联机制，用户受到的强干扰是一个严重的问题。为了解决这个问题，可以采用多天线技术来进行干扰管理。在本文中，我们考虑了一个以用户为中心的干扰置零（IN）计划在两层多用户多天线CEN，在宏基站（MBS）和小基站（SBS）的混合最流行和随机缓存政策，以提供文件的多样性。请求用户的IN范围内的所有干扰SBS使用迫零波束成形来抑制该用户处的干扰。使用随机几何分析技术，我们推导出一个易于处理的面积频谱效率（ASE）的表达式。通过优化缓存策略和IN系数，得到了ASE的下界，并据此考虑ASE最大化问题。为了解决由此产生的混合整数规划问题，我们设计了一个交替优化算法，以最小化ASE的下界。我们的数值结果表明，建议的缓存策略产生的性能接近最优，它优于几个现有的基线。
2022-01-28 cs.IT math.IT
Edge Caching in Delay-Constrained Virtualized Cellular Networks: Analysis and Market
在蜂窝基站处缓存流行内容，即，为了消除通过回程的重复传输，边缘高速缓存可以减少$5$ G网络中的数据传递的延迟。然而，由于缓存只能减少回程延迟，因此还需要使用诸如基站密集化之类的技术来减少前传延迟。在本文中，使用随机几何的结果，我们首先模拟基站的致密化和缓存大小对系统的延迟的影响。然后，我们推导出一个紧近似的缓存命中概率。为了优化部署基站和缓存所带来的网络开销，在概率时延约束下，将基站强度与缓存容量乘积的最小化问题转化为几何规划并解析求解.然后使用结果来分析启用缓存的虚拟化蜂窝网络的经济性，其中网络基础设施，即，由基础设施提供商（InP）拥有的BS和高速缓存存储在多个移动网络运营商（MNO）之间共享。对于InP和MNOs之间的定价，我们制定了一个Stackelberg游戏，InP作为领导者和多个MNOs作为追随者。在此虚拟化场景中，租用基础设施的共同成本通过使用Shapely值在MNO之间以公平的方式分摊。提供了一种有效的算法来划分MNO之间的租金。
2018-02-13 cs.IT math.IT
Cache Aided Wireless Networks: Tradeoffs between Storage and Latency
我们调查的基本信息理论的限制，高速缓存辅助的无线网络，其中边缘节点（或发射机）被赋予高速缓存，可以存储流行的内容，如多媒体文件。这种架构旨在通过主动将流行的多媒体内容推到更靠近无线网络边缘的位置来本地化流行的多媒体内容，从而减轻回程负载。这种网络的信息理论模型，其中包括引入一个新的度量，即归一化的交付时间（NDT），它捕获的最坏情况下的时间提供任何请求的内容给用户。我们提出了新的结果之间的权衡延迟，通过NDT测量，和边缘节点的缓存存储容量。特别是，提出了一种新的信息理论的无损检测下限缓存辅助网络。这个界的最优性示出了几个系统参数。
2015-12-24 cs.IT math.IT
A Transfer Learning Approach for Cache-Enabled Wireless Networks
在网络边缘本地缓存内容构成了$5$ G无线网络中最具破坏性的方法之一。边缘缓存的好处取决于解决无数的挑战，例如如何，什么以及何时策略性地缓存受存储约束，流量负载，未知时空流量需求和数据稀疏性影响的内容。受此启发，我们提出了一种新颖的基于迁移学习的缓存过程，在每个小小区基站处执行。这是通过利用丰富的上下文信息（即，用户的内容观看历史、社会关系等）从设备到设备（D2D）交互中提取，称为源域。该先验信息被合并在所谓的目标域中，其中目标是根据存储、估计的内容流行度、业务负载和回程容量在小小区处最优地高速缓存战略内容。结果表明，所提出的方法克服了臭名昭著的数据稀疏性和冷启动问题，在用户的体验质量（QoE）和回程卸载方面产生显着的增益，在由四个小小区基站组成的设置中，增益高达$22\%$。
2015-09-29 cs.IT cs.NI math.IT
Cache-enabled Small Cell Networks: Modeling and Tradeoffs
我们考虑一个网络模型，其中小基站（SBS）具有缓存能力，以减轻回程负载，满足用户的需求。SBS根据泊松点过程（PPP）随机分布在平面上，并且（i）通过有限速率回程从互联网带来内容或（ii）通过从本地缓存服务它们来服务它们的用户。我们推导出封闭形式的表达式的中断概率和平均交付率的信号干扰噪声比（SINR），SBS密度，目标文件比特率，存储大小，文件长度和文件的流行程度的函数。然后我们分析了关键操作参数对系统性能的影响。结果表明，一定的中断概率可以通过增加基站的数量或总的存储大小来实现。我们的研究结果和分析提供了关键的见解缓存启用的小小区网络（SCN），这被视为未来异构蜂窝网络的一个有前途的解决方案的部署。
2015-01-07 cs.IT cs.NI math.IT
Random Caching in Backhaul-Limited Multi-Antenna Networks: Analysis and Area Spectrum Efficiency Optimization
在未来的无线网络中，在基站处进行缓存是一种很有前途的技术，以满足不断增长的容量需求并减少回程负载。精心设计的随机缓存可以充分利用文件的流行度，并实现良好的性能。然而，以前的随机缓存方案的工作通常假设在基站和用户的单天线，这是不是在实际的多天线网络的情况下。在本文中，我们考虑的分析和优化的缓存启用有限回程的多天线网络。我们首先推导出一个封闭形式的表达式和一个简单的紧的成功传输概率的上限，使用随机几何和伽马近似的工具。在分析结果的基础上，我们考虑了通过优化设计参数使面积频谱效率最大化，这是一个复杂的混合整数优化问题。通过分析最优解的性质，得到了一个复杂度较低的局部最优解.为了进一步简化优化，我们在高用户密度区域解决了一个渐近优化问题，使用上界作为目标函数。数值模拟表明，渐近最优缓存方案取得了更好的性能比现有的缓存方案。分析和优化结果为实际网络中随机缓存的设计提供了指导。
2017-09-19 cs.IT math.IT
Cloud Radio Access Networks with Coded Caching
云无线电接入网络（C-RAN）被认为是满足无线网络中更高数据率需求的期望的候选者。在C-RAN中，低能量基站（BS）被部署在小的地理区域上，并且被允许经由有限容量的回程链路连接到云，其中信息被处理。然而，传统的C-RAN需要高容量回程链路，因为所请求的文件需要在将它们传送给用户之前首先从云传送到BS。克服回程链路的限制的一种方法是在BS处引入本地存储高速缓存，其中流行文件被本地存储以便减少回程链路的负载。此外，我们利用编码缓存的目标是最小化总网络成本，即，发射功率和与回程链路相关联的成本。该模型的优化问题的初始公式是非凸的。我们首先重新制定，然后通过一些松弛技术凸的问题。在比较未编码的缓存在BS，我们的研究结果突出了与编码缓存的好处，并表明，它降低了回程成本。
2016-02-10 cs.IT math.IT
On Edge Caching in the Presence of Malicious Users
在本文中，我们调查的问题，最佳的缓存放置在异构网络中的恶意移动用户的存在，其中小小区基站配备缓存，以减少整体回程负载。特别地，恶意用户旨在最大化回程处的文件拥塞，即，以最大化平均回程速率。对于该对抗模型，我们推导出异构网络可实现的平均回程速率。此外，我们从博弈论的角度研究了系统性能，自然地考虑了宏小区基站和恶意用户之间的零和Stackelberg游戏。然后，我们彻底调查的系统性能存在的对手，我们分析的系统参数，如网络拓扑结构和小小区基站的能力，在Stackelberg均衡的边缘缓存的整体性能的影响。我们的研究结果突出了恶意用户对网络整体缓存性能的影响，并进一步表明了在小小区基站上放置具有对抗意识的内容的重要性。
2016-05-24 cs.IT cs.NI math.IT
Caching at the Edge with Fountain Codes
我们解决使用线性随机喷泉码缓存计划在异构卫星网络。我们考虑一个由多个集线器和地球同步轨道卫星组成的系统。编码内容存储在集线器的缓存中，以便立即服务于用户请求并减少卫星回程链路的使用。我们推导出平均回程速率的解析表达式，以及一个严格的上限，它与一个简单的表达式。此外，我们推导出最佳的缓存策略，最大限度地减少平均回程速率和比较性能的线性随机喷泉码方案的方案，使用最大距离可分离码。我们的模拟结果表明，使用喷泉码获得的性能是类似的最大距离可分离码。
2018-07-15 cs.IT math.IT
Energy Efficiency of Downlink Networks with Caching at Base Stations
在基站（BS）处缓存流行内容可以减少回程成本并提高网络吞吐量。然而，在BS处的本地缓存是否可以提高能量效率（EE），这是第五代蜂窝网络的主要目标，仍然不清楚。由于干扰水平、回程容量、BS密度、功耗参数、BS休眠、内容流行度和缓存容量等各种因素对EE的纠缠影响，另一个重要问题是哪些关键因素对缓存的EE增益贡献更大。在本文中，我们试图探索的缓存启用的无线接入网络的EE的潜力，并确定关键因素。通过推导近似EE的封闭表达式，给出了EE从缓存中获益的条件，找到了使网络EE最大化的最优缓存容量，并分析了缓存带来的最大EE增益。我们表明，在BS的缓存可以提高网络EE时，使用高能效的缓存硬件。当本地缓存有EE增益超过不缓存，缓存更多的内容在BS可能不会提供更高的EE。数值和模拟结果表明，缓存EE增益是大的回程容量是严格的，干扰水平低，内容流行度是偏斜的，当缓存在微微BS，而不是宏BS。
2016-04-06 cs.IT cs.NI math.IT
Artificial Interference Aided Physical Layer Security in Cache-enabled Heterogeneous Networks
缓存流行内容是卸载无线网络中移动数据流量的一种很有前途的方法，但到目前为止，缓存在提高物理层安全性（PLS）方面的潜在优势很少被考虑。在本文中，我们有助于利用用户的缓存能力，以提高PLS在无线异构网络（HetNet）的设计和理论理解。在这样的网络中，基站（BS）通过利用一些可用功率来发送预先缓存的文件，使得仅窃听者的信道被降级，来确保通信的保密性。因此，BS，用户和窃听者的节点位置首先建模为相互独立的泊松点过程（PPP）和相应的文件访问协议的开发。然后，我们推导出两个指标的解析表达式，平均保密率和保密覆盖概率，为建议的系统。数值结果表明，所提出的网络的显着的安全优势，并表征网络资源的保密度量的影响。
2017-11-11 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
Cache-Aided Full-Duplex Small Cells
在网络边缘缓存流行内容可以在几个方面积极影响无线网络的性能和未来的可持续性，例如，端到端接入延迟减少和峰值速率增加。在本文中，我们的目的是表明，不可忽视的性能增强，可以观察到的网络干扰足迹以及。为此，我们考虑一个全双工小小区网络组成的非合作缓存辅助基站，同时与下行链路用户和无线回程节点进行通信。我们提出了一种新的缓存模型，试图模仿地理政策的基础上，本地文件的流行程度，并计算相应的缓存命中概率。随后，我们研究了所考虑的网络的吞吐量增益方面的性能，其无缓存半双工对应。数值结果证实了我们的理论研究结果，并突出了显着的性能增益时，从无缓存到缓存辅助全双工小细胞网络。
2017-03-20 cs.IT math.IT
