基于D2D通信的流量卸载技术综述

随着各类移动终端与高带宽需求业务的普及,蜂窝网流量已呈现出爆炸性增长的趋势;同时,由于网络用户分布不均匀,蜂窝网流量分布也存在不均衡的现象。基于D2D(Device-to-Device)通信的流量卸载(Traffic offloading)是解决数据流量急剧增加和不均匀分布的一种经济、有效的技术。首先,根据D2D通信在流量卸载中所承担的任务,将基于D2D通信的流量卸载技术分为以D2D通信为目标和以D2D通信为中继两类;然后,详细介绍每一类技术的研究现状并分析讨论各自的优缺点;最后,提出下一步的潜在研究方向。     

基于优先级的簇内终端直通数据转发策略

在蜂窝网络中,相同需求的用户可以建立成簇以利用终端直通(D2D)技术提高数据分发效率。然而,D2D链路质量的差异可能会成为提高资源效率的瓶颈。为了解决上述问题,在考虑链路质量差异的前提下,提出了基于优先级的D2D中继方案。该方案通过遍历链路质量矩阵自适应选取最优阈值,以优先选择可实现较高数据速率的D2D链路进行数据转发,提高了时频资源的利用率。与无优先级方案相比的仿真实验中：基于优先级的D2D中继方案消耗更少的时频资源,具有更高的资源效率,而且随着成功接收数据的用户（ACK用户）与未成功接收数据的用户（NACK用户）比值减小,优势更加明显;同时簇的大小对资源效率的改善也有一定影响。结果显示,对于簇内用户数目较少并且NACK用户多于ACK用户的情形,所提出的分级转发方案对资源效率的改善尤为明显。     

D2D缓存网络中基于随机几何的成功卸载概率分析

针对所有移动用户均具有缓存能力的终端直传（D2D）缓存网络，将移动用户的位置分布建模为均匀泊松点过程（HPPP），并在此基础上结合内容缓存和内容请求的随机性，对网络干扰进行了精确分析和特定场景下的近似分析。考虑到D2D缓存技术融合了用户终端缓存与D2D通信的双重特点，即内容卸载包括自卸载和D2D卸载两种卸载方式、内容传输需要满足接收端信干比（SIR）和D2D距离的双重约束，利用随机几何理论推导出D2D缓存网络的成功卸载概率（SOP）的闭式表达式。仿真结果表明，结合D2D缓存网络特点的SOP更具有一般性，在特定场景下可以退化成已有研究中的特例。例如，在用户密集分布以及D2D最大通信距离较大的情况下SOP会退化成不考虑D2D距离约束的成功传输概率（STP）。     

一种命名数据网络的缓存策略

虽然缓存内容复用是命名数据网络的显著特征,但是传统方法的缓存内容利用率并不理想.为了提高命名数据网络中缓存内容的利用率,提出了一种基于缓存价值的缓存策略.本缓存策略在保证内容流行度和兴趣源距离外,还充分考虑了缓存内容大小及多样性因素,由此可有效优化缓存空间,提升缓存的价值.此外,还设计了相应的缓存内容定期更新策略.对比...     

基于蜂窝网络的多对D2D通信性能研究

针对终端间直接通信技术（Device-to-Device,D2D）共享蜂窝通信上行链路资源,研究多对D2D链路共享资源对蜂窝系统性能的影响,在多对D2D通信链路累积干扰条件下推导系统中断概率并进行了仿真分析,仿真结果表明,增加D2D链路会增大对基站的干扰,但当D2D链路分布满足一定的距离条件,较大的D2D链路数不仅能够保证系统中断概率,还可使引入多对D2D通信后的系统容量得到提升。     

基于NOMA的D2D用户和蜂窝用户通信方案

LTE网络采用非正交多址来增强网络容量,采用D2D来提高频谱效率;让D2D用户使用非正交多址技术共享蜂窝用户的频谱资源可以缓解当下频谱资源短缺的问题,但也会在D2D用户和蜂窝用户之间引入干扰。提出了一种基于非正交多址技术（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）的D2D用户和蜂窝用户的共享研究方案,对于蜂窝用户和D2D用户之间的干扰采用SIC技术消除。该方案不仅通过调整用户的传输功率来优化系统的吞吐量,而且提高了边缘用户的性能。仿真结果表明,基于NOMA的D2D用户和蜂窝用户之间的通信方案在性能上优于传统的蜂窝资源分配方案和干扰控制方案。     

一种基于四叉树的空间数据缓存策略

提出了以四叉树作为缓存数据结构,结合广泛应用的LRU和LFU算法,给出了一种高效的缓存策略—基于四叉树的空间数据缓存策略,并详细描述了缓存框架和缓存策略。提出的缓存策略充分考虑了空间数据访问所具有的时间局部性和空间局部性,兼有LRU和LFU算法的优点。最后设计了空间数据请求模型,通过实验对算法的有效性进行了验证。     

D2D通信中联合资源分配与功率控制算法

终端直通(D2D)技术引入移动蜂窝网络虽然能够提高蜂窝系统性能,但却带来了很大的干扰和能量消耗.为了降低干扰,提升频谱效率,同时又兼顾能量效率,提出了一种联合资源分配和功率控制的方法,用以实现高能效的D2D通信.仿真结果表明:本文提出的迭代资源分配和功率控制方案,相比已有方案能量效率有了明显提高.     

基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配

针对D2D通信复用异构蜂窝网络上行信道产生的干扰问题和频谱资源优化问题进行研究,提出一种基于多对一Gale-Shapley算法的D2D通信资源分配方案。本方案允许多个D2D用户共享一个蜂窝用户信道资源,通过设置信干噪比（SINR）门限保证用户的通信服务质量（QOS）。根据信道分配情况,构建D2D用户和信道的偏好列表,最大化系统总容量。仿真结果表明,该方案收敛较快,复杂度较低,能够有效保证用户的通信服务质量,系统总容量接近最优解。本研究为实现D2D用户和蜂窝用户的频谱资源共享,提高频谱利用率提供了一种有效方案。     

毫米波5G网络中一种D2D通信的资源分配方案

在5G系统中,毫米波（mmWave）与终端直通技术（device-to-device,D2D）有利于提升系统容量和频谱利用率。针对73 GHz下underlay蜂窝网络中的D2D资源分配进行了研究。为了降低彼此间的干扰,首先提出对基站和D2D用户接收机进行区域限制;其次利用线性相关的方法选出可复用的蜂窝用户;最后在满足蜂窝通信和D2D通信服务质量（QoS）的要求下提出一种基于干扰控制的资源分配,以提升系统的吞吐量。仿真结果表明所提算法的性能优于参考算法。该算法能够有效提升系统吞吐量和频谱效率。     

一种移动透明计算系统中的双缓存协作策略

为降低带宽对移动透明计算系统TCOS性能的影响,提出一种将本地缓存与P2P缓存相结合的缓存协作策略TC-CCS。将本地缓存用于缓存用户常用个人数据,并把P2P缓存分别用于缓存操作系统和应用软件启动数据。针对TCOS系统中数据的访问特点,设计实现TC-replace替换算法,兼顾本地和其他终端的访问情况对缓存进行替换。实验结果表明,TC-CCS策略能加快操作系统和应用软件启动速度,其中系统启动时间缩短了约40%。     

一种基于结点的分布式合作缓存管理算法DCC

工作站机群系统需要有一个高性能的并行文件系统以适用高速输入、输出数据处理的要求,而提高并行文件系统的关键是合作缓存技术。文中提出了一种基于结点的分布式合作缓存管理算法ＤＣＣ。该算法综合了避管理器和基于局部信息两种算法的优点,给出了一种位于结点机上的主块信息站的方法,通过对主块信息站的信息进行维护来达到对全局信息的跟踪。算法采用积极的局限信息维护策略,提高了主块位置判断的准确性。与ＧＭＩＳ算法、Ｈｉ     

CCN中一种改进的面向隐私保护的缓存策略

内容中心网络（CCN）是一种新型的网络架构,但其路由器缓存数据包的模式给用户带来了隐私泄露的风险。提出一种面向隐私保护的动态区域协作缓存策略。该策略以兼顾用户隐私保护的同时提高网络性能为目的进行设计,从信息熵的角度出发,以提高用户的请求信息的不确定度为目标,通过将内容存储在相应的隐匿系数高的缓存节点,增加攻击者确定请求用户的难度;以动态区域协作的方式存储内容,增大缓存内容的归属不确定性,以加大攻击者定位数据包的难度。仿真结果表明,该策略可降低内容请求时延,提高缓存命中率。     

一种新的基于连续哈希函数的合作式Web缓存系统

提出了一种新的基于连续哈希函数的合作式缓存系统。针对传统合作式缓存系统中多级转发造成的高时延和多重哈希计算问题,设计了一种高效的Web对象定位和路由模式,保证任意Web请求只需计算一次哈希且至多经过一次转发就可到达目标节点。采用失效-触发的策略来解决路由表一致性维护的问题,减少了网络开销,提高了系统的可扩展性和可靠性。仿真实验表明,该系统性能优于基于互联网缓存协议和缓存阵列路由协议的系统。     

一种基于地理单元热度的瓦片缓存策略

针对瓦片数据传输时造成的服务器与网络压力过大、响应时间长的问题,在客户端建立缓存机制,构建瓦片缓存索引,提出了瓦片数据的GUH缓存替换算法。该算法基于瓦片最小地理单元,融合了瓦片的缩放层级和地理位置热度,并利用热度挥发适应瓦片缓存的时间性。在此基础上,将热度价值与缓存空间抽象为0/1背包问题,并通过蚁群算法进行求解。实验结果表明,该算法在瓦片命中率和字节命中率方面有显著提高。     

基于分区概率的P2P实时流媒体缓存策略

随着流媒体实时应用的日益扩大,传统C/S(Client/Server)模式网络构架的服务器负载过重,导致QoS(Quality of Service)得不到保证,而P2P(Peer-to-Peer)网络具有负载均衡、可扩展性强、容错性强等优点。目前P2P技术开始逐步走向成熟,诸多学者对P2P流媒体系统缓存策略的研究愈演愈烈,本文提出的一系列P2P实时流媒体缓存策略,通过仿真实验,从系统开销、帧丢失率等方面对两者进行了性能对比。实验结果表明,本文提出的缓存策略有效的减少了数据块传输时延,并且在很大程度上避免了数据块的重复推送,降低了数据冗余。     

密集D2D网络中提升接入率的资源分配研究

在蜂窝网络中引入D2D通信可以增大系统吞吐量,提升资源利用率,减小终端功耗。传统资源分配算法只解决稀疏D2D网络中资源分配的问题,如何以有限的频谱资源将所有设备用接入网络是目前急需解决的问题。提出一种高接入率的资源分配算法,在基站的控制下为每条蜂窝信道选取满足接入条件的最优D2D链路接入。仿真验证表明,该算法有效提高了混合网络中D2D链路的接入率,同时有效增加了每条蜂窝信道的复用增益。     

一种D2D通信中利用社交属性进行分组转发的策略

利用终端直连(D2D)技术进行分组转发的策略虽然能够提升蜂窝整体性能,但也同时存在安全性和有效性较差的问题,而社交属性的加入将有助于这些问题的改善。因此,提出一种利用社交属性的D2D分组转发策略,加入社交属性的同时利用中餐馆(CRP)算法进行分组。仿真表明,该策略可以在考虑安全性的同时提升频谱效率,减轻基站负载。