用户移动性对D2D缓存网络的定性研究

D2D用户设备中缓存受欢迎的流行文件,用户可通过D2D模式进行通信,大大降低了基站的负载。本文定性地探索了用户的移动性对D2D缓存网络带来的影响,通过常见的缓存策略的研究,我们可发现用户的移动性在一定程度上能够提高通信网络的系统分流率,减轻基站的负载,但当移动速度过大的情况下,系统分流率也会降低。

基于逆向拍卖的D2D边缘缓存网络编码内容定价与交易机制

在D2D边缘缓存网络中引入网络编码技术具有缓存利用率高、数据块调度过程简单及系统鲁棒性高等优点。但是,由于对编码块分享所带来的设备能量消耗等顾虑,用户倾向于只从网络获取内容而进行内容分享,这种自私行为直接影响了系统的总体性能。针对该问题,提出了一种基于逆向拍卖的D2D编码网络内容分享激励机制——RACON。RACON以实现网络内容分享总效用最大化为目标,将内容请求者视作拍卖过程的买家,而将买家周围的潜在内容提供者视为拍卖过程的卖家;买、卖方的内容叫价过程可综合考虑其自身电量资源、用户之间传输距离以及传输内容的供需关系等影响因素;拍卖结果允许多个卖家中标,并采用虚拟代币结算,从而激励用户间相互分享缓存内容。理论分析证明RACON机制符合双边激励相容性、个人理性约束、物质及弱预算平衡特征,可有效约束买、卖方拍卖行为。仿真实验进一步表明,RACON机制能够有效地激励网络内用户间编码内容分享过程,最大化边缘缓存网络效用。

D2D网络中的缓存副本数布设算法

在Device-to-Device(D2D)缓存网络中,缓存文件的副本数量是制约系统缓存效率的重要因素,过多的副本会导致缓存资源不能得到充分利用,副本数过低又将使流行文件难以被有效获取。针对D2D缓存网络副本布设问题,以系统缓存命中率最大化为目标,利用凸规划理论,提出了一种缓存文件副本数布设算法(CRP)。仿真结果显示,与现有副本数量布设算法相比,该算法可以有效提升D2D缓存网络总体缓存命中率。

D2D网络中SVC视频文件的缓存策略

D2D用户缓存技术可以有效减轻基站(Base Station,BS)的缓存负担。为了满足用户对多种视频文件质量的需求,可以采用可伸缩视频编码(Scalable Video Coding,SVC)方法来处理文件。文中提出了一种端到端(Device-to-Device,D2D)用户缓存场景下对SVC文件的定价和缓存策略联合优化算法。首先考虑用户和内容提供者(Content Provider,CP)的利益,结合SVC文件各层数据包间的联系,推导了缓存文件的激活概率以及请求文件通过D2D传输或BS传输的概率;在此基础上,综合考虑传输与缓存消耗,定义用户和CP的效用函数,建立以CP为领导者,用户为跟随者的斯坦伯格博弈模型;最后,分别优化文件价格与缓存策略。仿真结果表明,该算法能够合理利用网络中的传输和缓存资源,从而提高系统的总效用。

D2D协作的边缘缓存系统能耗分析

针对移动边缘系统低功耗的需求,基于随机几何理论,研究了不同场景下D2D协作边缘缓存系统中移动设备的能耗。将请求用户和空闲用户的动态分布建模为相互独立的齐次泊松点过程(Homogeneous Poisson Point Process,HPPP),综合考虑移动设备的平均能耗与请求业务卸载概率、空闲设备激活概率和D2D通信重传概率的关系,推导出与缓存数量相关的请求设备平均能耗、空闲设备平均能耗的表达式,并仿真探讨了不同用户密度和不同内容流行度下移动设备能耗和缓存数量的关系。仿真结果表明,不同场景下优化缓存数量可以有效降低D2D协作边缘缓存系统移动设备的能耗。