一种用于内容中心网络的缓存随机放置策略

以内容为中心的网络是一种新型网络架构,它打破了传统的“主机-主机”通信模式,将内容本身作为网络的核心．以内容为中心的网络通过分布式的缓存机制对内容业务提供有效支持,缓存的放置策略也成为研究的热点．首先提出一种分布式的缓存随机放置策略,基于节点与内容源之间的跳数随机选择缓存放置节点,实现节点缓存的负载均衡;然后在该策略下推导缓存命中率与内容热度分布、请求到达率、缓存大小的关系．数值计算及仿真结果表明,该策略可以提高缓存命中率,与以内容为中心的网络传统策略相比,获取内容所需的平均跳数可减少5.59％～6.86％．     

雾计算网络中联邦学习协同的内容缓存方案

为了减小内容获取的时延，保护用户隐私并提高用户体验，提出一种雾计算网络中结合联邦学习和推荐算法优化内容缓存性能的方案。首先，构建了端到端协作的雾计算网络模型，用户可通过端到端和无线链路从用户端、雾节点和云端获取内容；其次，在本地建立深度神经网络模型，利用历史请求数据训练本地模型，利用雾节点聚合本地模型，从而预测全局内容的流行度，同时，向用户提供个性化内容推荐列表，以提高缓存命中率；最后，使用真实数据集进行了仿真实验，实验结果表明，所提方案能有效降低内容的获取时延，提升缓存命中率。     

面向DTN感染路由协议的缓存管理算法

延迟容忍网络(DTN)是一种面向移动与极端网络环境的特殊无线自组织网络。相对于传统网络,DTN中节点需要长时间存储/携带消息,进而实现消息的转发,从而使得节点缓存成为影响网络路由性能的重要因素。为优化Epidemic路由协议中缓存管理机制,避免由活跃消息丢弃所引起的路由效率降低的情况,提出了一种基于消息生存属性的缓存管理 (MPBBM)算法。该算法通过综合分析消息转发次数与生存时间等因素对消息传递的影响,制定了优化的缓存替换策略,使得缓存替换过程中有限保留新产生的消息、丢弃即将失效的消息。仿真结果表明,相比于其他缓存管理算法,MPBBM算法能够有效地提升消息交付率,并显著地降低投递时延与网络开销。     

内容中心网络中基于分布式协作的缓存策略

提出了一种应用于内容中心网络的缓存策略,对高热度内容进行分布式缓存,允许缓存节点之间协作,保证热度高的内容在缓存中生存更长的时间,并在内容请求过程中利用跟踪节点实现缓存内容的定位,允许内容请求用户从网络中参与协作的缓存节点获取被请求内容的不同部分,达到分布式缓存协作的目的,提高网络中缓存资源的利用率,降低内容请求用户获取内容的时间. 仿真结果表明,该策略能有效减少网络的平均时延.     

一种优化基站服务状态的C-RAN联合波束设计

为实现云无线接入网络（C-RAN）系统低时延数据传输,提出了一种基站缓存和前向链路组播传输模式,通过联合优化前向链路波束和接入链路波束,使系统传输时延最小.采用L0范数逼近、连续凸逼近和半正定松弛技术,将非凸的时延最小化问题转化为凸问题,并提出了一种有效的迭代算法以获得问题的解.不同于传统基于缓存的C-RAN组播传输方案,所提方案可根据基站缓存内容和前向链路信道质量,决定基站的服务状态,即暂停服务和继续服务.仿真结果表明,相比于传统方案,所提方案可有效地降低系统的传输时延.     

一种基于DQN的全景视频边缘缓存优化方案

为了解决全景视频服务中云服务器和边缘服务器的联合边缘缓存所面临的问题，优化边缘缓存机制，降低用户获取视频资源的时延，提出一种基于深度Q学习(DQN)算法的视频资源缓存策略生成方法。针对当前全景视频中存在的多比特率版本，考虑了边缘缓存内容和不同比特率版本间的转码时延，以节约总时间为目标，通过将问题建模为马尔可夫决策过程，结合模型中数据离散的特性，采用DQN算法训练模型，并在迭代过程中获得最优缓存策略。仿真结果表明，所提算法的收敛速度较快，具有最优的性能。此外，在约束条件发生变化时，用所提算法能自行调整边缘缓存策略，使其性能稳定提升，为全景视频边缘缓存机制提供了切实可行的方案。     

基于相关性概率的信息中心网络协作缓存策略

信息中心网络(ICN)的节点缓存功能有助于海量内容的高效分发,缓解链路拥塞并减少流量冗余. 传统的缓存策略不利于提高全网缓存的内容多样性和缓存节点的平均命中率,现有研究能在一定程度上解决这些问题,实现了公平的内容流复用,但没有充分考虑节点之间的协作,导致节点缓存的利用率不均. 为了解决上述问题,从当前节点缓存状态对其他节点的影响入手,提出一种基于相关性概率的ICN协作缓存策略,根据路径及相邻节点信息做出本节点的缓存判断,从而有效控制缓存冗余. 仿真结果表明,该方法可以减轻服务器负载,丰富全网内容多样性,有利于提高交错复杂网络节点的命中率和利用率,减少请求跳数.     

CDNs基于缓存区预测机制的负载均衡算法

提出了一种基于缓存队列长度动态预测机制的请求重定向（BMP）算法,采用M/M/1排队模型对分布式内容分发网络的负载均衡算法进行了描述,基于队列长度预测的机制减少了分发请求过程中不必要的重定向,同时可以克服单点过载问题.仿真分析结果显示,相比于之前的负载均衡控制策略算法,所提出的BMP算法对服务器缓存区队列长度的均衡效果更优;同时,由于减少了不必要的重定向,也降低了请求响应过程的时延成本.     

无线Mesh网络功率控制与信道分配联合优化

针对无线Mesh网络网关节点和网络链路承载的负载不均问题,择优选择网关节点,并设计链路权重,构建以网络加权吞吐量为优化目标的资源分配模型.在构建的资源分配模型下,提出一种基于Q学习和差分进化的联合功率控制与信道分配算法（QDJPCA）.该算法通过获取功率控制的反馈结果,采用基于多重变异和自适应交叉因子的差分进化算法进行信道分配;针对每次迭代产生的信道分配结果,采用基于状态聚类和状态修正的Q学习算法实现功率控制.NS-3仿真结果表明,QDJPCA能够有效求解所提资源分配模型,在优先保证网关负载均衡和高负载链路吞吐量性能的基础上提升网络整体性能.     

面向SNS用户访问行为的Web缓存预测替换

为了提高web缓存性能,在已有缓存替换算法的基础上加入预测机制,提出了一种面向社交网站(SNS)用户访问行为特征的预测替换算法.通过研究SNS的用户行为模型,引入预测对象集,减小了替换风险,提高了缓存命中率.为了验证所提算法的性能,进行了大量仿真实验,结果表明,该算法在基于SNS使用行为的缓存方面,具有提高命中率的优越性.     

基于缓存价值的信息中心网络转发和缓存策略

针对信息中心网络缓存放置策略和路由转发策略,提出了一种基于缓存价值的路由转发和缓存放置策略.在缓存价值决策中,考虑到节点繁忙度和路径时延因素,利用夏普利值设计了支持决策的报文格式和路由转发策略;在缓存放置策略中,使用Scope字段,控制缓存副本个数和放置的范围.仿真实验结果表明,该策略有较高的缓存命中率,能有效地减少平均请求跳数.     

面向内容网络中基于相关内容聚集的缓存方案

提出了一种基于相关内容聚集的缓存方案,通过具有相同特征的相关内容的相互吸引,使相关内容在节点上聚集,从而方便对缓存内容进行内容特征抽象,以减少向外通告的路由信息量,提高面向内容网络的路由可扩展能力;同时通过相关内容生存时间相互增强的策略,增强了缓存内容的稳定性,提高了其路由可信度. 在此基础上设计了通用的相关内容聚集算法,仿真结果符合预期效果.     

无人机辅助5G网络中基于合同的缓存租赁机制

为了缓解回程链路的压力，移动网络运营商（MNO）在其宏基站（MBS）覆盖范围内的热点地区上方灵活部署具有缓存能力的无人机（UAVs）作为空中基站.此外，多个内容提供商（CPs）渴望租用MBS和UAVs的缓存空间以主动缓存其流行视频，从而降低订阅用户的服务时延.但每个CP租赁缓存空间的意愿程度是私有的，这导致MNO和CPs间的信息不对称.为了解决此问题，提出了基于合同理论的缓存资源租赁机制以最大化MNO的效用.理论上推导出了合同的可行条件，继而将目标优化问题放松为凸规划问题，采用KKT条件求得缓存租赁的最优合同.仿真结果验证了所提出的无人机辅助第5代移动通信系统（5G）网络缓存租用机制的有效性，并讨论了UAVs的飞行高度对系统性能的影响.     

Load Balancing Algorithm for Cache Cluster

By the load definition of cluster, the request is regarded as granularity to compute load and implement the load balancing in cache cluster. First, the processing power of cache-node is studied from four aspects: network bandwidth, memory capacity, disk access rate and CPU usage. Then, the weighted load of cache-node is customized. Based on this, a load-balancing algorithm that can be applied to the cache cluster is proposed. Finally, Polygraph is used as a benchmarking tool to test the cache cluster possessing the load-balancing algorithm and the cache cluster with cache array routing protocol respectively. The results show the load-balancing algorithm can improve the performance of the cache cluster.     

基于最小代价的流媒体缓存替换算法研究

基于对现有流媒体缓存技术的分析,提出了一种基于最小代价的流媒体缓存替换算法．通过定期统计代理缓存中流媒体前缀片段的流行度,在缓存替换时综合考虑流媒体对象的访问热度和替换的字节代价,使得缓存替换的代价尽量小,进而获取较大的字节命中率．仿真实验结果表明,最小代价替换算法在提高字节命中率方面表现较好．     

贪婪双尺寸频率算法的优化与改进

针对贪婪双尺寸频率算法不能反映频率未来走势的问题,在贪婪双尺寸频率算法的基础上,提出了一种新的缓存替换算法。该算法通过对文件和系统的访问次数进行周期性的计数,得到了文件的平均周期访问频率、最近周期访问频率和周期相对频率,并通过周期相对频率来体现文件访问频率的未来走势,弥补了传统的贪婪双尺寸频率算法的不足。新的缓存替换算法具有良好的适应性,提供了周期次数N和频率影响程度k这两个参数。使用者可以通过调整这两个参数让算法适应实际的访问情况。在符合齐普夫定律的数据下进行实验,结果表明该算法比传统的贪婪双尺寸频率算法具有更高的缓存命中率。     

支持MMDB缓存优化的索引结构研究

针对目前内存数据库中索引缓存失配的问题,提出一种基于缓存优化的MCTH树索引结构。它不仅考虑到缓存失配对系统性能的影响,同时也考虑到TLB失配的因素,对MCTH树索引结构的分析和实验测试表明：MCTH树索引结构与相关索引结构相比具有更好的有效性和优越性。