Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2021.05a
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pp.97-99
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2021
Edge caching can provide high QoE by reducing traffic in the backhaul network and reducing latency in video streaming services. But due to the limited capacity of edge cache, large amounts of content cannot be cached. In this paper, we propose an edge-fog prefix caching that reduces playback delay by caching prefixes of video content on edges and storing the rest in fog cache.
With the increasing number of mobile device users worldwide, utilizing mobile edge computing (MEC) devices close to users for content caching can reduce transmission latency than receiving content from a server or cloud. However, because MEC has limited storage capacity, it is necessary to determine the content types and sizes to be cached. In this study, we investigate a caching strategy that increases the hit ratio from small base stations (SBSs) for mobile users in a heterogeneous network consisting of one macro base station (MBS) and multiple SBSs. If there are several SBSs that users can access, the hit ratio can be improved by reducing duplicate content and increasing the diversity of content in SBSs. We propose a Deep Q-Network (DQN)-based caching strategy that considers time-varying content popularity and content redundancy in multiple SBSs. Content is stored in the SBS in a divided form using maximum distance separable (MDS) codes to enhance the diversity of the content. Experiments in various environments show that the proposed caching strategy outperforms the other methods in terms of hit ratio.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.5
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pp.1238-1259
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2024
Previous studies on joint optimization of computation offloading and service caching policies in Mobile Edge Computing (MEC) have often neglected the impact of dependency-aware subtasks, edge server resource constraints, and multiple users on policy formulation. To remedy this deficiency, this paper proposes a many-objective joint optimization dependency-aware task offloading and service caching model (MaJDTOSC). MaJDTOSC considers the impact of dependencies between subtasks on the joint optimization problem of task offloading and service caching in multi-user, resource-constrained MEC scenarios, and takes the task completion time, energy consumption, subtask hit rate, load variability, and storage resource utilization as optimization objectives. Meanwhile, in order to better solve MaJDTOSC, a many-objective evolutionary algorithm TSMSNSGAIII based on a three-stage mating selection strategy is proposed. Simulation results show that TSMSNSGAIII exhibits an excellent and stable performance in solving MaJDTOSC with different number of users setting and can converge faster. Therefore, it is believed that TSMSNSGAIII can provide appropriate sub-task offloading and service caching strategies in multi-user and resource-constrained MEC scenarios, which can greatly improve the system offloading efficiency and enhance the user experience.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.11
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pp.5323-5343
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2018
Mobile applications and social networks tend to enhance the need for high-quality content access. To address the rapid growing demand for data services in mobile networks, it is necessary to develop efficient content caching and distribution techniques, aiming at significantly reduction of redundant content transmission and thus improve content delivery efficiency. In this article, we develop optimal cooperative content cache and distribution policy, where a geographical cluster model is designed for content retrieval across the collaborative small cell base stations (SBSs) and replacement of cache framework. Furthermore, we divide the SBS storage space into two equal parts: the first is local, the other is global content cache. We propose an algorithm to minimize the content caching delay, transmission cost and backhaul bottleneck at the edge of networks. Simulation results indicates that the proposed neighbor SBSs cooperative caching scheme brings a substantial improvement regarding content availability and cache storage capacity at the edge of networks in comparison with the current conventional cache placement approaches.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.12
no.2
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pp.47-52
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2023
Mobile Edge Computing(MEC) is considered as a promising technology to effectively support the explosively increasing traffic demands. It can provide low-latency services and reduce network traffic by caching contents at the edge of networks such as Base Station(BS). Although users may associate with the nearest BSs, it is more beneficial to associate users to the BS where the requested content is cached to reduce content download latency. Therefore, in this paper, we propose a mobility-aware joint caching and user association algorithm to imporve the cache hit ratio. In particular, the proposed algorithm performs caching and user association based on sojourn time and content preferences. Simulation results show that the proposed scheme improves the performance in terms of cache hit ratio and latency as compared with existing schemes.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2021.05a
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pp.74-76
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2021
최근 정보통신기술의 발달과 개인 스마트기기 성능의 상향평준화로 멀티미디어 콘텐츠의 사용량이 증가하고 있다. 멀티미디어 서비스를 제공하는 기업들은 사용자 경험을 개선하기 위해 조회 수를 기준으로 우선순위를 부여하는 콘텐츠 배치 전략에 따라 엣지에 우선순위가 높은 콘텐츠를 배치한다. 이러한 방식은 우선순위가 아닌 콘텐츠들을 사용자에게 서비스할 때 콘텐츠 전달 속도가 증가한다. 본 논문에서는 이러한 차순위 콘텐츠들의 전달 속도를 개선하기 위하여 CDN 기반의 콘텐츠 선호도에 따른 Edge-Fog 연계 Caching 기법을 제안한다.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.11
no.2
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pp.43-50
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2022
As the use of mobile data increases, the proportion of video content is increasing steeply. In order to solve problems that arise when mobile users receive data from geographically remote cloud servers, methods of caching data in advance to edge servers geographically close to the users are attracting lots of attention. In this paper, we present a caching policy that stores data on Small Cell Base Station(SBS) to effectively provide content files to mobile users by applying a delayed offloading scheme in a cellular network. The goal of the proposed policy is to minimize the size of data transmitted from Macro Base Station(MBS) because the delayed offloading scheme requires more cost than when downloaded from MBS than from SBS. The caching policy is proposed to determine the size of content file and which content file to be cached to SBS using the probability of mobile users' paths and the popularity of content files, and to replace content files in consideration of the overlapping coverage of SBS. In addition, through performance evaluation, it has been proven that the proposed policy reduces the size of data downloaded from MBS compared to other algorithms.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2022.11a
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pp.135-137
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2022
이동성 기반의 기존 엣지 캐싱 연구에서는 인기도가 짧은 시간 급격하게 변화하는 SNM(Shot Noise Model) 콘텐츠를 반영하지 않았다. 동적 인기도 특성을 다루지 않는 경우, 잦은 캐시 미스가 발생하므로 SNM 콘텐츠를 고려하는 것은 중요하다. 이에 본 논문은 이동성을 고려한 기존 연구에 SNM 콘텐츠를 함께 고려하고, 시뮬레이션을 통해 기존 연구 대비 제안 알고리즘의 향상된 캐시 적중률을 확인한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.7
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pp.2650-2667
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2021
In this paper, we derive the expression of the cache hitting probability with random caching policy and propose the joint optimization algorithm based on difference of convex algorithm (DCA) in the three-tier caching heterogeneous cellular network assisted by macro base stations, helpers and users. Under the constraint of the caching capacity of caching devices, we establish the optimization problem to maximize the cache hitting probability of the network. In order to solve this problem, a convex function is introduced to convert the nonconvex problem to a difference of convex (DC) problem and then we utilize DCA to obtain the optimal caching probability of macro base stations, helpers and users for each content respectively. Simulation results show that when the density of caching devices is relatively low, popular contents should be cached to achieve a good performance. However, when the density of caching devices is relatively high, each content ought to be cached evenly. The algorithm proposed in this paper can achieve the higher cache hitting probability with the same density.
Han, Longzhe;Maksymyuk, Taras;Bao, Xuecai;Zhao, Jia;Liu, Yan
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.9
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pp.4572-4586
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2019
Mobile Edge Computing (MEC) and Information-Centric Networking (ICN) are essential network architectures for the future Internet. The advantages of MEC and ICN such as computation and storage capabilities at the edge of the network, in-network caching and named-data communication paradigm can greatly improve the quality of video streaming applications. However, the packet loss in wireless network environments still affects the video streaming performance and the existing loss recovery approaches in ICN does not exploit the capabilities of MEC. This paper proposes a Deep Learning based Loss Recovery Mechanism (DL-LRM) for video streaming over MEC based ICN. Different with existing approaches, the Forward Error Correction (FEC) packets are generated at the edge of the network, which dramatically reduces the workload of core network and backhaul. By monitoring network states, our proposed DL-LRM controls the FEC request rate by deep reinforcement learning algorithm. Considering the characteristics of video streaming and MEC, in this paper we develop content caching detection and fast retransmission algorithm to effectively utilize resources of MEC. Experimental results demonstrate that the DL-LRM is able to adaptively adjust and control the FEC request rate and achieve better video quality than the existing approaches.
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