用于去中心化多址编码缓存系统的新型传输算法

《IEEE Transactions on Network and Service Management》：Novel Delivery Algorithms for Decentralized Multi-Access Coded Caching Systems

该研究提出了一种适用于去中心化CDN的多接入编码缓存系统，推导出用户端传输率的闭式表达式并证明其最优性，扩展模型支持灵活用户服务，新算法在非最优关联场景下实现20%传输率降低，有效减少服务器带宽需求。

　　

摘要：

在本文中，我们提出了一种适用于内容分发网络（CDNs）的去中心化多接入编码缓存系统。在该系统中，一台中央服务器托管N个文件，每个文件的大小为F比特，并通过共享链接为K≤N个用户提供服务。网络中分布着c个缓存设备，每个缓存设备的容量为MF比特，每个K个用户都连接到随机选择的r≤c个缓存设备中。最初，我们考虑了一个每个缓存子集被相同数量的用户访问的模型。我们为中央服务器引入了一种新的内容分发算法，该算法使我们能够推导出每个用户传输率的封闭形式表达式。利用索引编码技术，我们证明了所提出分发方案的最优性。此外，我们扩展了该模型，允许每个缓存子集为任意数量的用户提供服务，从而大大提高了系统的灵活性和适用性。我们还针对这种广义环境提出了一种新的分发算法，并在特定的用户与缓存关联场景下证明了其最优性。数值结果表明，在用户与缓存关联不满足最优条件的特定场景中，所提出的广义方案相比现有的最优去中心化多接入编码缓存方案在小缓存尺寸的情况下表现出更好的性能。具体来说，当大约25%的内容存储在每个缓存中时，所提出的方案可以将每个用户的传输率降低多达20%。考虑到两种方案服务的用户数量相同，观察到的改进表明服务器带宽需求可能降低，延迟减少，内容分发过程中的能源效率也会得到提升。