无人机网络中的高能效协作缓存
信息论
2019-08-21 v1 信号处理
math.IT
摘要
针对支持无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)的网络,我们研究了联合缓存与协作通信(Fog-RAN)的能效(energy-efficiency, EE)。由于无人机受电池与缓存容量限制,将热门内容放置于缓存中并管理无人机的能量消耗变得至关重要。我们将无人机的能耗建模为通信/缓存、悬停以及垂直位移能量的总和,进而构建一个优化问题,用于最优地分配缓存内容并选择无人机高度。借助随机几何工具,我们还以数值易处理的形式推导出能效,将其表示为密度、协作区域半径、缓存大小、无人机主要通信/物理特性以及有影响力的环境参数的函数。我们开发了两种低计算复杂度的内容放置策略。数值结果表明,采用这些算法相比常见内容放置方案(如最不经常使用(least-frequently used, LRU)、最热门以及命中率(Hit-rate))可将能效提升高达800%。此外,在LRU与Hit-rate方案下垂直位移无人机并无益处,而我们的算法可将能效至多提升600%。重要的是,通过我们的算法可增大协作区域大小以稳步提升能效,而LRU、最热门及Hit-rate方案则不然。我们最后观察到,无人机密度与缓存大小存在使能效最大的最优值。
引用
@article{arxiv.1908.07115,
title = {Energy-Efficient Cooperative Caching in UAV Networks},
author = {Mohammad G. Khoshkholgh and Victor C. M. Leung},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.07115},
year = {2019}
}
备注
15 pages