雾无线接入网边缘缓存性能分析方法研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a15088899204
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着用户设备(User Equipment,UE)和移动流量的迅猛增长,无线通信网络面临越来越大的流量压力。在雾无线接入网络(Fog Radio Access Networks,F-RANs)中,由于雾接入点(Fog Access Point,F-AP)具备边缘缓存和边缘计算的能力,因此部分UE的请求可以在本地F-AP中处理。UE不再需要通过远程服务器获取文件,大大降低了服务的时延和前传链路功耗。一方面,F-AP的缓存大小有限,为了充分利用缓存资源,需要深入分析雾无线接入网中的性能表现。另一方面,随机几何逐渐成为网络建模,分析网络平均性能的重要工具。因此,本文将借助随机几何工具,分析雾无线接入网络的性能表现。首先,对雾无线接入网中的时延进行分析。考虑以UE为中心成簇,分析典型UE的网络体验。考虑一种混合缓存策略,文件可能被拆分编码缓存、完整缓存或未缓存。基于重传机制,时延定义为时隙长度与成功传输所需的时隙个数的乘积。于是,利用随机几何工具,可以得到三种缓存状态下成功传输所需的时隙数的期望,进而得到时延的理论表达式。仿真结果表明,三种缓存状态下,目标速率的提升会增大时延。此外,编码缓存方式下子文件拆分份数越少、完整缓存方式下协作F-AP越多、未缓存方式下F-AP密度越小,时延表现越好。其次,对雾无线接入网中的能效(Energy Efficiency,EE)进行分析。在提出的系统模型中,多个F-AP的协作虽然增强了内容多样性和传输稳定性,但同时导致了更高的传输功耗。缓存的引入一方面增加了F-AP的静态功耗,另一方面也减少了前传链路中的功耗。因此有必要深入研究混合缓存策略下能效的表现。能效被定义为平均网络吞吐量和平均功耗的比值。利用随机几何工具,可以得到三种缓存方式下能效的理论表达式。仿真结果说明,三种缓存方式下,目标速率的提升会先增大能效,而后减小能效。此外,编码缓存方式下文件拆分子文件份数越少,未缓存方式下F-AP密度越低,能效表现越好。不过与时延分析不同的是,完整缓存方式下,协作F-AP越多,能效表现越差。最后,对混合缓存策略下时延和能效进行联合优化。为了综合考虑时延敏感网络和能效敏感网络中的优化,对时延和能效进行标准化处理并加权,得到新的目标函数。之后将优化问题建模为多选择背包问题(Multiple-choice Knapsack Problem,MCKP)。为了降低问题的复杂度,证明了缓存结果的最优结构,并将原问题转为等效的分组问题,大大降低了问题的计算复杂度。最后,为了进一步降低复杂度,基于贪婪思想,提出了一种新的混合缓存优化算法。通过不断替换已有的缓存结果,逐步改善缓存结果,得到近似最优的混合缓存策略。仿真结果证明了提出的算法和混合缓存策略的优越性,同时证明了该策略能够自适应于时延敏感和能效敏感的网络环境。
其他文献
双频双极化阵列天线的接收和发射共用一套辐射系统,可以减小体积,节约成本,也因此需要具备较高的极化纯度和收发隔离度。本文对天线的极化特性进行研究,设计了一款工作在Ku波段的双频双线极化的阵列天线。本文的主要工作如下:1、提出了一种基于两个相同待测天线交叉极化测量方法,讨论了天线的极化特性。对两个辐射特性未知、完全相同的天线,测量其共极化和交叉极化传输系数,通过对测量中的传输信道分类,并基于Friis
随着我国经济的飞速发展,工业规模的持续扩大以及能源消耗量的快速增加,许多城市都面临着不同程度上的空气污染问题,尤其以局部污染问题更为严重。严重污染的空气给人们的日常生活带来了诸多不便,掌握空气质量的状况及变化规律,分析预测空气质量的变化趋势显得尤为重要。本文以空气质量监测站的公开数据与自制小型化空气污染监测设备移动采集的数据为基础,对南京市的空气质量进行了时空分析,并利用新兴的机器学习与神经网络算
学位
核电和火电机组的水和汽水输运管道大量使用碳钢制造,工质流动会加速管道内壁保护性氧化膜的分解和破坏,致使管壁基体被持续氧化消耗,这一过程称为流动加速腐蚀(Flow accelerated corrosion,FAC)。自首次报道至今,世界范围内由FAC引起的管道破裂事故从未停止,不仅造成巨大经济损失,有的甚至酿成了大量人员伤亡的悲剧。本文采用数值模拟与试验相结合的方法,探究单相流碳钢管道FAC机理,
随着云计算和大数据等服务的发展,传统的数据中心网络架构逐渐暴露出许多问题,比如网络链路的整体使用率偏低,数据传输时延较长等。为了提高数据中心网络的吞吐量和容错性,研究人员提出了许多种新型的网络拓扑,其中最为经典的就是本文研究的Fat-Tree型网络结构。然而,在大小流并存的情况下,Fat-Tree拓扑中默认的ECMP路由算法的数据传输效果并不理想。因此如何对其内部的路由方案进行改进,一直都是流量工
学位
学位
家庭陪护机器人在缓解老年人等独居人口抑郁情绪、减少心理压力、提高用户对生活的积极主动性等社会辅助方面具有重要意义。在家庭陪护机器人研究领域,如何让机器人快速并准确地识别用户行为动作以及如何保持机器人控制系统的应用有效性安全性目前成为该领域具有重要研究价值的课题之一。因此,本文针对人体行为动作识别的关键技术以及基于四足机器人的人机交互过程开展了相关研究。本文针对目前流行的Open Pose人体姿态估
随着移动互联网技术的发展、智能移动终端的普及和移动应用的多样化,蜂窝网络中的数据流量呈指数增长,用户对频谱的需求与日俱增。运营商需要提供更大的频谱带宽来提高蜂窝系统的容量,满足用户的多样化服务需求。由于非授权频段存在大量可用的频谱资源未得到充分利用,3GPP提出了非授权频段LTE(LTE-Unlicensed)技术,以提供额外的频谱带宽,改善未来蜂窝网络的容量。然而,LTE-U系统和非授权频段上主
随着第五代(5th Generation,5G)移动通信系统商用部署步入关键阶段,主要核心使能技术的优缺点日益显露。考虑到移动数据流量爆炸式增长以及业务多样化的需求,全球无线研发界已经开始5G之后(Beyond 5G,B5G)乃至第六代(6th Generation,6G)移动通信系统的布局和建设。在B5G和6G的诸多潜在关键技术中,利用人工智能(Artificial Intelligence,A