用户协作网络中面向多样化流量需求的网络接入策略研究

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用户不断增长的网络接入需求对现有的网络设施提出了巨大挑战,现有的网络配置已经不能满足用户多样化需求。随着硬件技术和高速无线通信技术的发展,用户在作为网络使用者的同时,具备成为网络提供者的条件。本文将研究利用用户设备资源提供网络接入策略的问题。具体来说,根据用户网络接入需求特点,本文分别从一般网络类接入需求和视频类接入需求的角度分析,并且提出对应的解决方案。同时在策略设计中,本文充分考虑用户分享资源时存在的自私性和社会性,利用博弈论和激励机制促进用户参与资源共享。本文的研究工作主要包括:·针对一般网络类数据接入需求,本文提出一种利用用户通信资源的移动协作通信模型。根据用户网络接入需求差异和用户之间的社交关系紧密度,对用户参与移动协作通信网络的效用进行建模。模型考虑用户自私性和社会性,设计基于社交关系强度的虚拟货币交易系统和激励机制。本文利用纳什讨价还价方法求解用户参与移动协作通信系统的资源交易和路由策略。实验结果证明所设计的移动协作通信模型可以提高用户网络接入性能。·针对用户视频类数据接入需求具有流行性和时间分布特点,本文从静态设备存储角度,提出利用用户内容热点的无线通信和设备存储资源为网络覆盖范围内的用户提供高效的边缘内容分发服务。在设计缓存策略中,本文考虑内容热点存储有限和无线局域网络干扰的约束条件。基于对用户自私性考虑,本文提出一个基于两阶段斯塔克尔伯格博弈的缓存分配模型。内容提供商和内容热点拥有者根据各自效益最优化原则决定缓存策略和定价方案。最后实验结果验证内容热点作为边缘缓存节点的可行性。·针对用户在移动场景中获取视频类数据的特点,结合设备直连技术,本文提出利用用户移动设备的存储和通信资源设计本地内容缓存系统,并且设计低功耗缓存策略降低传输功耗。在系统设计中,本文基于泊松点过程对移动设备的移动性分析建模,并且考虑用户对视频内容兴趣程度的异构性以及非完全意愿的资源分享。本文在D2D本地缓存系统中设计视频内容提供商和用户的交易模型,促进资源公平分享。在低功耗缓存策略设计中,本文根据用户群非合作缓存和合作缓存情况,分别设计缓存策略与算法,最后实验结果表明与传统以内容的全域流行度设计缓存策略的方法相比,本文的缓存策略可以节省大约10%-20%的传输能耗。
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