基于无线缓存网络的能耗问题研究文献综述

 2023-08-11 10:08

文献综述(或调研报告):

将缓存引入到传统通信系统中,按照缓存位置来分,主要研究方向可以分为三个部分:核心网以及基站缓存技术,小基站缓存技术以及终端缓存技术。这也体现出一个趋势,即让内容越来越接近用户,从而降低时延,提升用户的体验。为了降低无线缓存网络的能量损耗,接下来,本课题将讨论一下国内外的研究现状。

1.核心网以及基站缓存技术

研究人员针对核心网与基站的缓存研究,可按优化目标进行分类。优化目标主要有:

(1)降低文件从服务器到达用户之间的延时;

(2)提高通信系统容量;

(3)提高缓存命中率;

(4)降低核心网与接入网的能量损耗。

为了解决基站缓存文件分配问题,降低基站所需缓存空间和回程链路负载,J.Gu提出了一种利用随机线性编码的低复杂度缓存分配算法。该算法将原始问题分解为两个子问题,通过迭代进行求解[1]。作者在后续研究中,提出了一种基于Q-learning的缓存文件替换策略[2]。该算法将缓存替换问题建模成马尔科夫决策过程,使得缓存文件在基站间传输的能量损耗最小化。

Hasti Ahlehagh在考虑接入网基站缓存分配方案时,提出了两种基于用户喜好的缓存策略,即基于接入网感知的被动缓存策略和主动缓存策略[3,4]。并且他们进一步提出了基于视频感知的回程链路调度算法和无线信道调度算法。仿真结果显示,此算法提高了缓存命中概率和系统的通信容量,并且极大地降低了时延和回程链路的带宽需求。相比于没有缓存的通信系统,系统通信容量提升了300%,而相比于传统的缓存策略,系统容量提升了50%。随后,Hasti Ahlehagh在核心网引入缓存,综合地考虑核心网和接入网的多层缓存网络结构[5]。在多层缓存网络结构下,多个蜂窝小区可以共享多层的缓存空间,从而进一步地提高了整体的缓存命中概率和系统通信容量。相比于只考虑了接入网的缓存结构,这种多层缓存结构提升了24%的缓存命中率和45%的通信容量。

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