用户移动性下D2D网络的成本最优缓存：建模、分析与计算方法
网络与互联网体系结构
2017-05-31 v1
摘要
在用户设备（UE）上缓存流行文件是缓解回程网络负担的有效方法。通常，基于流行度的缓存并非系统全局最优策略，尤其是在用户移动场景下。受此观察启发，我们考虑了存在移动性时的最优缓存。针对设备到设备（D2D）网络，我们建立了一个成本最优缓存问题（COCP）模型，其中综合考虑了用户移动性、缓存大小和编码片段总数的影响。与相关研究相比，我们的研究保证了收集的片段不重叠，考虑了从网络下载的成本，并提供了严格的问题复杂度分析。通过从可满足性问题的归约，证明了该问题的难度。接着，推导出目标函数的一个下界函数。利用该函数，得到了一个实现线性化的COCP近似（ACOCP），它具有两个优点。首先，ACOCP方法可以使用现成的整数线性规划算法获得全局最优解，并能有效为中小规模系统场景提供解决方案。其次，更重要的是，基于ACOCP方法，可以推导出COCP全局最优解的下界，从而能够对任何次优算法进行性能基准测试。为了以低复杂度处理大规模场景，我们首先证明了在给定其他用户缓存放置的情况下，单个用户的最优缓存放置可以在多项式时间内推导出来。然后，基于此证明，开发了一种移动性感知的逐用户（MAUU）算法。仿真结果通过将这两种方法与全局最优下界及传统缓存算法进行比较，验证了它们的有效性。
引用
@article{arxiv.1705.10728,
title = {Cost-optimal caching for D2D networks with user mobility: Modeling, analysis, and computational approaches},
author = {Tao Deng and Ghafour Ahani and Pingzhi Fan and Di Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.10728},
year = {2017}
}