無線網(wǎng)絡中終端協(xié)同高效內(nèi)容緩存與傳輸技術研究

無線網(wǎng)絡中終端協(xié)同高效內(nèi)容緩存與傳輸技術研究第1頁/共17頁

背景研究內(nèi)容和挑戰(zhàn)已有研究舉例第2頁/共17頁.2020年無線流量相對于2010年的流量將增加500～1000倍。.中國承諾：到2020年相對2005年碳減排40%～45%。.最近研究表明網(wǎng)絡和通信技術產(chǎn)業(yè)占據(jù)全球二氧化碳排放的2%-2.5%，

汽車二氧化碳排放才占10％～15％。問題解決方法設置更密集的基站，區(qū)域更小的小區(qū)，導致無線帶寬瓶頸，但目前還沒有

突破性技術能解決無線多媒體瓶頸（傳統(tǒng)方法）。利用廣播多播進行共性數(shù)據(jù)傳輸，提升傳輸效率（融合網(wǎng)絡）。利用緩存或者終端協(xié)同提升容量，提高業(yè)務響應時間（擺脫多媒體瓶頸）。.2009年11月11日，工業(yè)和信息化部、中國移動通信集團公司在北京簽

署《節(jié)能自愿協(xié)議》，中國移動承諾，以2008年能源消耗為基準，到2012年12月底實現(xiàn)單位業(yè)務量耗電下降20%的目標，實現(xiàn)節(jié)約用電118

億度。這是中國通信業(yè)第一份節(jié)能自愿協(xié)議。背景第3頁/共17頁網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)帶有biasing的Voronoi圖第4頁/共17頁綠色節(jié)能無線數(shù)據(jù)暴增4GLTE演進：10倍頻譜*10倍基站

*10頻譜效率提高網(wǎng)絡容量，改善業(yè)務響應遲延，提升傳輸效率，綠色節(jié)能1000倍vs.2010年流量設置更密集的基站：導致帶寬瓶頸嚴重廣播融合網(wǎng)絡進行共性數(shù)據(jù)傳輸，提升傳輸效率終端協(xié)同緩存，改善業(yè)務響應時間，提升網(wǎng)絡有效容量智能傳輸：終端協(xié)同緩存+廣播推送第5頁/共17頁無線緩存技術概述cache/caching：

無線緩存技術是緩存（cache/caching）技術在無線網(wǎng)絡中應用和

擴展。無線緩存的特點

無線緩存相對于Web緩存具有它獨特的特點，所以無線緩存變得

具有難度和挑戰(zhàn)性。

1、稀缺的帶寬 2、有限的信道質(zhì)量 3、高移動性 4、非連接狀態(tài) 5、有限的電池容量 6、非對稱帶寬： 7、非對稱的能量消耗 8、分布式訪問和更新 9、異構(gòu)網(wǎng)絡和多樣的應用環(huán)境

第6頁/共17頁終端協(xié)同緩存無線終端協(xié)同緩存技術是是特殊情況的多點協(xié)作，是緩存技術在無線網(wǎng)絡中的應用和擴展。同時，無線網(wǎng)絡終端是分布式的，為了提高和優(yōu)化緩存效率，充分發(fā)揮緩存作用，需要終端之間協(xié)同合作，即無線網(wǎng)絡終端協(xié)同緩存：當一個節(jié)點請求數(shù)據(jù)時，它可以從附近的緩存節(jié)點（AP）獲得該數(shù)據(jù)，而不必每次都向服務器(BS)發(fā)送請求。協(xié)同緩存與單機緩存相比，可進一步提高緩存利用率。如上圖：第7頁/共17頁研究內(nèi)容和挑戰(zhàn)緩存機制：不同的終端，有不同的有限的緩存空間，CPU處理能力、電源、內(nèi)存等，所以需要研究有限資源下的終端協(xié)同緩存機制，優(yōu)化文件放置，以最大化找到常用文件的命中概率，最小化業(yè)務響應延遲，最小化能量消耗，提高網(wǎng)絡容量。

信息的協(xié)同傳輸：內(nèi)容請求，定位與發(fā)送方式。廣播與蜂窩網(wǎng)絡，

終端協(xié)同緩存的融合，且內(nèi)容的緩存會影響到信息傳輸過程和協(xié)議。研究內(nèi)容和挑戰(zhàn)第8頁/共17頁

Distributedcaching：如何緩存，某個femto/aGW需要內(nèi)容時如何多點fetching；到底是協(xié)作還是selfish競價的方式。多點協(xié)作（AP協(xié)同高效緩存）與廣播融合網(wǎng)絡結(jié)合的理論研究。能量節(jié)約，網(wǎng)絡容量提升理論分析。

緩存副本的更新與替換策略：因為需要考慮內(nèi)容的更新與失效，內(nèi)

容的生滅過程，用戶訪問的排隊，請求沖突等過程。第9頁/共17頁1、relay與用戶協(xié)同緩存★方法：BS小區(qū)中設置relay，協(xié)同緩存舉例第10頁/共17頁緩存訪問機制（信息傳輸過程）本地命中率：遠程命中率1：未命中率：遠程命中率2：第11頁/共17頁第12頁/共17頁2、移動熱點如：公交，地鐵，火車，客機，戰(zhàn)斗機，船舶，艦艇，坦克等。第13頁/共17頁3、亞馬遜的Kindle電子圖書服務業(yè)務**網(wǎng)絡服務商+內(nèi)容供應商**第14頁/共17頁4、

軍事應用場景：1）、移動熱點中的AP不只可以是汽車，火車，輪船之類的，也可以是坦克，戰(zhàn)斗機，艦艇等。AP中的用戶不只是可以為日常生活中的普通老百姓，也可以是戰(zhàn)場上的士兵，軍隊指揮官等。2）、