动态卫星-陆地网络中面向缓存的协作多播波束成形
网络与互联网体系结构
2025-03-25 v1 信号处理
摘要
随着数据密集型服务需求的不断增长，卫星-陆地网络（STN）面临后链路拥堵、用户质量服务（QoS）下降以及能源消耗增加等挑战。缓存增益型 STN 被视为一种有前景的范式，可加快内容向用户的交付并减轻后链路负载。然而，低轨道（LEO）卫星的动态特性以及卫星波束与陆地基站之间复杂的干扰，构成了有效管理有限边缘资源的难题。为此，本文提出一种方法，用于动态调度缓存和通信资源，旨在以最小的传输功耗和后链路流量成本满足用户 QoS 需求和资源约束。我们构建了一个混合时间尺度问题，联合优化缓存布局、LEO 卫星波束指向和卫星波束与基站之间的协作多播波束成形。为解决这一复杂问题，本文提出一种两阶段解决方案框架，其中主要问题被分解为短期内容交付子问题和长期缓存布局子问题。前者根据缓存布局状态，通过结合鲸鱼优化算法和继续凸近似法设计交替优化方法来求解；而 STN 中的缓存内容则通过利用历史信息的迭代算法进行更新。仿真结果表明，我们提出的算法具有收敛性，能够将传输功耗和后链路流量降低最高可达 52%。
引用
@article{arxiv.2503.17913,
title = {Cache-Aware Cooperative Multicast Beamforming in Dynamic Satellite-Terrestrial Networks},
author = {Shuo Yuan and Yaohua Sun and Mugen Peng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.17913},
year = {2025}
}
备注
Accepted by IEEE Transactions on Vehicular Technology