FemtoCaching：通过分布式缓存助手实现无线视频内容分发

来自基于互联网的服务器的视频点播流媒体正成为当今无线网络提供的最重要服务之一。为了提高蜂窝系统中视频传输的区域频谱效率，人们提出了小小区异构架构（例如 femtocells、WiFi 卸载），使得通往游牧用户的视频流量可以通过短程链路传输到最近的小小区接入点（称为“助手”）。随着助手部署密度的增加，回传容量成为系统瓶颈。为了缓解这一瓶颈，我们提出了一种系统，其中具有低速率回传但高存储容量的助手缓存热门视频文件。助手无法提供的文件由蜂窝基站传输。我们分析了将文件分配给助手的最优方式，以最小化文件的预期下载时间。我们区分了无编码情况（仅存储完整文件）和编码情况（在助手处存储视频文件的 Fountain 编码版本的分段）。我们表明，无编码的最优文件分配是 NP 难的，并开发了一种贪心策略，证明其结果在最优解的 2 倍以内。此外，针对一种特殊情况，我们提供了一种高效算法，实现了证明更优的近似比 $1-(1-1/d)^d$，其中 $d$ 是用户可以连接到的最大助手数量。我们还表明，编码的最优缓存分配问题是凸的，可以进一步简化为线性规划问题。我们展示了数值结果以比较所提出的方案。