小小区网络中高效内容放置与分发机制研究

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1、３：、：：：ｆ：：ｌｔｌ丨ｉ：：：：：密级：：保密期限分耆耄大聲却博士学位论文纖题目：小小区网络中高效内容放置与分发机制研究学号：２０１４０１００１３姓名：刘博文专业：信息与通信工程导师：纪红教授学院：信息与通信工程学院二〇一八年六月二十九日独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书

2、而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处一，本人承担切相关责任。？＾？日期本人签名：Ｗ：／关于论文使用授权的说明本人完全了解并同意北京邮电大学有关保留、使用学位论文的规定，即：北京邮电大学拥有以下关于学位论文的无偿使用权，具体包括：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文，有权允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，有权允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。（保密的学位

3、论文在解密后遵守此规定）本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。：幻博日期本人签名：ｆ．导师签名：１ｘｉ［人摘要小小区网络中高效内容放置与分发机制研究摘要随着各种手持智能终端设备的普及，以及新兴的超高清即时视频、增强现实／虚拟现实和大型互动网络游戏等多种业务的广泛应用，移动用户的数量与热点区域内的数据流量呈现出爆炸增长的态势。这将导致网、络信令与用户数据暴涨后向链路紧缺、能量消耗加剧，最终使网络性能急剧下降，用户服务体验降低。内容放置与分发技术将ｇ查取务器及处理节点部署于无线调络的接入阿玉用户接收内容的时延、。提升用户体验

4、同时，该技术还能减少接入网中冗余的信令流量与内容。数据流量，进而可以节约后向链路容量并提升网络整体性能因此，内容放置与分发技术受到学术界与产业界的广泛关注，是无线通信技术的研究热点。、小小区网络使用小小区基站进行组网，其频谱效率与能量效率较高。网络结构灵活且易于扩展，能有效提升服务质量与网络整体性能随着内容放置与分发技术逐渐应用于小小区网络之中，小小区网络也面临着一些新的问题，如难以管控更多设备、后向链路难以承载更多数据等。因此，需要对这些问题进行研宄，并提出可行的小小区网络中髙效内容放置与分发机制。本文根据小小区网络的特点，对网络中的内容放置、内

5、容分发与内容更新进行了研宄：，主要工作和创新点总结如下一１．提出了种基于分层迭代的内容放置方案。一首先，研究了分层内容放置问题，该问题可以分为两层：第层称为缓存选择层？，其中内容提供商通过选择最优的服务提供商缓存设＾来降低成本、提升效用；第二层称为内容分发层，其中用户按自身即时内容需求与服务提供商的缓存设备进行匹配，以同时平衡两者的效用。此外还通过设置内容获利回报参数为两层过程建立联系。其次，定义了内容提供商、服务提供商和用户三者各自的效用函数，并以最大化每个效Ｉ北京邮电大学工学博士学位论文。用函数为目标，使用整数规划和拍卖对分层内容

6、放置问题进行了建模再次，联合简化分支定界算法与多商品拍卖算法，设计了基于分层迭代的内容放置方案。最后，仿真结果显示该方案可以实现较高的内容放置效率和较低的复杂度。一２．提出了种分布式的内容分发机制。首先，，研宄了小小区网络中的内容分发问题该问题以最大化每个小小区基站和用户的效用函数为目标，联合考虑了链路容量约束及最大发射功率约束。其次，使用多商品拍卖对该问题进行建模，并考虑到传统拍卖模型的限制，采用分布式拍卖协议将原问题转化为分布式拍卖问一。题再次，针对转化后的问题，提出了种并行的分布式拍卖算法，并进一步证明了该算法能够抑制小小区基站串谋行为。最后

7、，仿真结果表明，所提机制能够保证内容分发全体参与者的诚实性并提升内容分发的效率。一３．提出了种考虑用户移动性的内容更新策略。首先使用人类学移动模型、隐马尔可夫模型得到了用户需求转移概率和缓存状态转移概率的参数集合。其次，基于上述参数集合，使用图论中的流量模型为小小区网络中的内容更新问题建模，该问题以最大化。本地缓存平均命中率为目标，联合考虑了基站间的多种约束情况再次，一提出了种流量分解方法将原问题分解为简单最大流问题，然后联合内