無(wú)線主動(dòng)緩存產(chǎn)生的相關(guān)背景分析綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u13706無(wú)線主動(dòng)緩存產(chǎn)生的相關(guān)背景分析綜述 1262391.1.1.無(wú)線接入緩存技術(shù)發(fā)展 1165481.1.2.無(wú)線主動(dòng)緩存策略 2275411.1.3.MPC緩存策略 2320831.1.4.LCD緩存策略 2在互聯(lián)網(wǎng)交換點(diǎn)或互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商節(jié)點(diǎn)提前部署部分內(nèi)容可大大雖然改善了利用互聯(lián)網(wǎng)"主干"容量，從而減少延遲，提高可靠性；然而4G、5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使得蜂窩/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)流量的增長(zhǎng)日益加劇，諸如視頻內(nèi)容等一部分高速率的內(nèi)容，都是通過(guò)蜂窩/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞給用戶的，考慮到用戶對(duì)視頻、圖片等內(nèi)容的請(qǐng)求和獲取更加頻繁，研究者就仿照在互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和服務(wù)提供商節(jié)點(diǎn)處提前部署內(nèi)容的思想，在無(wú)線節(jié)點(diǎn)處，布置了容量充裕的存儲(chǔ)設(shè)備，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的非高峰階段，將用戶請(qǐng)求高的文件存放在存儲(chǔ)設(shè)備上面，當(dāng)用戶在終端發(fā)生請(qǐng)求內(nèi)容時(shí)候，如果請(qǐng)求的內(nèi)容預(yù)先存儲(chǔ)在無(wú)線節(jié)點(diǎn)的設(shè)備上面，該內(nèi)容就可以直接傳輸?shù)接脩粽?qǐng)求的設(shè)備上，這樣本身的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求就變成了“本地請(qǐng)求”，使得流量負(fù)載大大減小。無(wú)線接入緩存技術(shù)發(fā)展超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有更多優(yōu)勢(shì)，但仍有很多問(wèn)題需要進(jìn)一步的深入探究和探索解決。其中，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者提出利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，來(lái)緩解由于附近居住區(qū)數(shù)目的增多而對(duì)回程鏈路帶來(lái)的壓力，利用基站側(cè)或用戶側(cè)的緩存空間來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能[8][9]。通過(guò)在小基站側(cè)添加緩存空間，同時(shí)在內(nèi)容服務(wù)提供商處提前獲取文件，提前將預(yù)緩存在緩存空間中，當(dāng)用戶向?qū)?yīng)服務(wù)基站發(fā)起請(qǐng)求時(shí)，基站可直接將其自身緩存中的文件發(fā)送給用戶，從而縮短了文件與用戶間的距離，這就是本文所說(shuō)的無(wú)線接入側(cè)緩存技術(shù)。超密集無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基站往往部署的更為密集的特點(diǎn)，同時(shí)若在超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)用無(wú)線接入側(cè)技術(shù)可以使得用戶請(qǐng)求的文件，距離用戶終端更近，從而大大降低文件與用戶之間的傳輸距離。無(wú)線主動(dòng)緩存策略在上一節(jié)中介紹了無(wú)線主動(dòng)緩存的背景與定義，本小節(jié)本文來(lái)研究一下集中常見(jiàn)的主動(dòng)緩存策略。這一小節(jié)本文主要介紹常見(jiàn)的緩存策略。為了更清楚地比較不同的緩存策略，本文假設(shè)無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)有三個(gè)基站，即基站a、基站b和基站c。每個(gè)基站可以存儲(chǔ)的最大文件數(shù)為2。表中的數(shù)字表示基站是否存儲(chǔ)了文件，其中1表示基站是否存儲(chǔ)了文件；0，文件未存儲(chǔ)；小數(shù)表示基站以一定的概率存儲(chǔ)該文件。此外，文件總數(shù)設(shè)置為6。MPC緩存策略如表2-1所示，MPC緩存策略意味著每個(gè)基站存儲(chǔ)最受歡迎的文件。首先根據(jù)Zipf（齊夫）定律的公式得到每個(gè)文件的受歡迎度，然后根據(jù)受歡迎度的大小對(duì)文件進(jìn)行降序排列。最后，根據(jù)基站的緩存容量，根據(jù)文件的受歡迎程度降序?qū)⑽募彺娴交尽．?dāng)只有一個(gè)基站或多個(gè)基站，但每個(gè)基站的覆蓋區(qū)域不重疊時(shí)，MPC策略是最優(yōu)的緩存策略。LCD緩存策略如表2-2所示，LCD緩存策略是指無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)基站存儲(chǔ)不同的文件。根據(jù)Zipf定律的公式，求出每個(gè)文件的受歡迎度，然后按受歡迎度降序排列。最后，根據(jù)基站的緩存容量，根據(jù)文件的受歡迎程度，將不同的文件按降序存儲(chǔ)到基站。LCD緩存策略可以最大化緩存分集增益。對(duì)于不同的隨機(jī)緩存網(wǎng)絡(luò)，等概率緩存策略不是最優(yōu)解。本文需要根據(jù)不同的隨機(jī)緩存網(wǎng)絡(luò)來(lái)確定每個(gè)文件的緩存概率。如表2-3所示,概率緩存策略是指無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)基站按照一定的概率存儲(chǔ)一個(gè)文件。假設(shè)每個(gè)基站存儲(chǔ)文件都是相互獨(dú)立的。表2-3概率緩存策略MPC緩存策略和LCD緩存策略可視為確定性緩存策略的特例。前者是每個(gè)基站存儲(chǔ)最受歡迎的文件，后者是每個(gè)基站存儲(chǔ)不同的文件。然而，對(duì)于不同的無(wú)線緩存網(wǎng)絡(luò)，直接采用MPC緩存策略或LCD緩存策略往往不是最佳的解決方案。本文需要根據(jù)不同的緩存網(wǎng)絡(luò)來(lái)確定不同的緩存策略。如表2-4所示，確定性緩存策略是根據(jù)不同的系統(tǒng)性能優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定基站需要存儲(chǔ)哪些文件。與概率緩存策略不同，可以使用0到1之間的數(shù)字來(lái)表示文件的存儲(chǔ)概率。在確定性緩存策略中，僅使用1或0來(lái)指示文件是否存儲(chǔ)在基站中。為了更具體地描述確定性緩存策略，一些學(xué)者提出了確定性緩存策略的變化規(guī)律。隨著基站a和基站b覆蓋重疊度的變化，緩存策略也隨之變化。一開(kāi)始，兩個(gè)基站的覆蓋區(qū)域重疊很小，最優(yōu)的緩存方案是MPC緩存策略。隨著覆蓋重疊的不斷變化，基站B的緩存策略也在不斷變化。當(dāng)兩個(gè)基站幾乎完全重疊時(shí)，最優(yōu)的緩存方案成為L(zhǎng)CD緩存策略