無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的快速發(fā)展，海量移動(dòng)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，用戶終端對(duì)數(shù)據(jù)類型的需求開(kāi)始多樣化，尤其是影音內(nèi)容在數(shù)據(jù)類型中所占比例呈現(xiàn)升高態(tài)勢(shì)，這些數(shù)據(jù)的大量需求導(dǎo)致移動(dòng)數(shù)據(jù)流量急劇增長(zhǎng)，進(jìn)一步加大了對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求。傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)通過(guò)不斷的小區(qū)分裂和資源復(fù)用的方式提升網(wǎng)絡(luò)頻譜利用率和網(wǎng)絡(luò)容量，隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)流量進(jìn)入移動(dòng)大數(shù)據(jù)時(shí)代，這些方式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前海量移動(dòng)業(yè)務(wù)需求。隨著移動(dòng)終端計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間的提升，基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的D2D

2、(Device-to-Device，D2D)通信與緩存技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成的無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)極大地體現(xiàn)了緩存技術(shù)給移動(dòng)通信的發(fā)展提供了新的方向。
　　無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)主要是D2D通信傳輸技術(shù)與緩存技術(shù)的結(jié)合，基于 D2D通信，傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中鄰近用戶間建立D2 D通信鏈路，其可以不經(jīng)過(guò)基站（Base Station，B S)中繼直接進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳，從而大幅提高數(shù)據(jù)傳輸速率且大大地減少傳輸延遲。在終端緩存技術(shù)的輔助下，用戶終端可在通信非高峰期進(jìn)行熱

3、點(diǎn)視頻文件的提前緩存，那么請(qǐng)求文件服務(wù)的用戶能否在其本地緩存中，以及鄰近用戶的本地緩存中檢索到該請(qǐng)求文件由緩存策略直接決定。因此研究無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)中的緩存策略意義重大，合理的部署緩存內(nèi)容和緩存的有效傳遞是無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)。本文對(duì)無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)中不同通信場(chǎng)景下的緩存策略進(jìn)行了研究。首先，從緩存有效傳遞的角度，研究了基于推薦算法的通信策略；然后，從緩存內(nèi)容的合理部署角度，研究了基于網(wǎng)絡(luò)中斷概率的緩存策略；最后研究了基于卸載概率的緩存策略

4、。具體作出了如下研究工作：
　　第一，視頻網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下，我們提出了一種基于推薦算法的通信策略。通過(guò)分析用戶的歷史視頻播放記錄得到用戶的興趣愛(ài)好，然后計(jì)算用戶之間的相似度，獲得 D2D通信范圍內(nèi)的相似用戶集，最后引入?yún)f(xié)同過(guò)濾推薦算法對(duì)用戶的請(qǐng)求行為加以改變。在這種通信策略下，通過(guò)仿真結(jié)果觀察到引入推薦和緩存技術(shù)能夠降低內(nèi)容提供商的成本開(kāi)銷。
　　第二，研究基于通信網(wǎng)絡(luò)中斷概率的緩存策略。在滿足最低目標(biāo)信干噪比約束的條件下，通過(guò)激

5、活D2D鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中斷概率最小化，接著對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，在減少求解優(yōu)化問(wèn)題復(fù)雜度時(shí)，我們提出了一種與傳統(tǒng)次梯度算法相比更低復(fù)雜度的搜索算法。仿真證明基于中斷概率的緩存方案與現(xiàn)有緩存策略相比，性能優(yōu)勢(shì)十分明顯，同時(shí)，通過(guò)與次梯度算法復(fù)雜度的仿真對(duì)比，可以明顯證明我們的搜索算法是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜度更低的解決方案。
　　第三，研究基于通信網(wǎng)絡(luò)卸載概率的緩存策略。首先在無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)的兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型下，研究了緩存策略使得網(wǎng)絡(luò)卸載概