La caché de datos consciente de la movilidad para mejorar las comunicaciones D2D en redes heterogéneas
Autores: Sheraz, Muhammad; Shafique, Shahryar; Imran, Sohail; Asif, Muhammad; Ullah, Rizwan; Ibrar, Muhammad; Bartoszewicz, Andrzej; Mobayen, Saleh
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
La caché de datos consciente de la movilidad para mejorar las comunicaciones D2D en redes heterogéneas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Caché de datos
Consciente de la movilidad
Comunicaciones D2D
Patrones de conectividad
Recursos de caché
Movilidad de los usuarios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
El Equipo de Usuario (UE) está equipado con recursos de caché limitados que pueden ser utilizados para descargar el tráfico de datos a través de comunicaciones de dispositivo a dispositivo (D2D). El almacenamiento en caché de datos a nivel de UE tiene el potencial de aliviar significativamente la carga de tráfico de datos del enlace de retroceso. Además, en las redes inalámbricas, los usuarios muestran movilidad que plantea serios desafíos para la transmisión exitosa de datos a través de comunicaciones D2D debido a la conectividad intermitente entre usuarios. La movilidad de los usuarios puede ser explotada para almacenar eficientemente contenidos al observar los patrones de conectividad entre usuarios. Por lo tanto, es crucial desarrollar un mecanismo eficiente de almacenamiento en caché de datos para UE teniendo en cuenta los patrones de movilidad de los usuarios. En este trabajo, proponemos un enfoque de almacenamiento en caché de datos consciente de la movilidad para mejorar la descarga de datos a través de la comunicación D2D. Primero, modelamos los patrones de conectividad de los usuarios. Luego, los contenidos se almacenan en los recursos de caché de UE basados en las preferencias de datos de los usuarios. Además, también tenemos en cuenta los requisitos de relación señal a interferencia y ruido (SINR) de los usuarios. Por lo tanto, nuestro mecanismo de almacenamiento en caché propuesto explota los patrones de conectividad de los usuarios para realizar la ubicación de datos basada en las demandas de los propios usuarios y los usuarios vecinos para mejorar la descarga de datos a través de los recursos de caché. Realizamos simulaciones extensas para investigar el rendimiento de nuestro mecanismo de almacenamiento en caché de datos consciente de la movilidad propuesto. El rendimiento de nuestro mecanismo de almacenamiento en caché propuesto se compara con los mecanismos de almacenamiento en caché de datos más desplegados, teniendo en cuenta la naturaleza dinámica del canal inalámbrico y la interferencia experimentada por los usuarios. A partir de los resultados obtenidos, es evidente que nuestro enfoque propuesto logra un 14%, 16% y 11% más de ganancia en la descarga de datos que los esquemas de almacenamiento en caché menos utilizados, basados en Zipf y aleatorios en caso de un número creciente de usuarios, capacidad de caché y número de contenidos, respectivamente. Además, también analizamos las tasas de aciertos de caché, y nuestro esquema propuesto logra un 8% y un 5% más de tasa de aciertos de caché que los esquemas de almacenamiento en caché menos utilizados, basados en Zipf y aleatorios en caso de un número creciente de contenidos y capacidad de caché, respectivamente. Por lo tanto, nuestro mecanismo de almacenamiento en caché propuesto aporta una mejora significativa en el intercambio de datos a través de comunicaciones D2D.
Descripción
El Equipo de Usuario (UE) está equipado con recursos de caché limitados que pueden ser utilizados para descargar el tráfico de datos a través de comunicaciones de dispositivo a dispositivo (D2D). El almacenamiento en caché de datos a nivel de UE tiene el potencial de aliviar significativamente la carga de tráfico de datos del enlace de retroceso. Además, en las redes inalámbricas, los usuarios muestran movilidad que plantea serios desafíos para la transmisión exitosa de datos a través de comunicaciones D2D debido a la conectividad intermitente entre usuarios. La movilidad de los usuarios puede ser explotada para almacenar eficientemente contenidos al observar los patrones de conectividad entre usuarios. Por lo tanto, es crucial desarrollar un mecanismo eficiente de almacenamiento en caché de datos para UE teniendo en cuenta los patrones de movilidad de los usuarios. En este trabajo, proponemos un enfoque de almacenamiento en caché de datos consciente de la movilidad para mejorar la descarga de datos a través de la comunicación D2D. Primero, modelamos los patrones de conectividad de los usuarios. Luego, los contenidos se almacenan en los recursos de caché de UE basados en las preferencias de datos de los usuarios. Además, también tenemos en cuenta los requisitos de relación señal a interferencia y ruido (SINR) de los usuarios. Por lo tanto, nuestro mecanismo de almacenamiento en caché propuesto explota los patrones de conectividad de los usuarios para realizar la ubicación de datos basada en las demandas de los propios usuarios y los usuarios vecinos para mejorar la descarga de datos a través de los recursos de caché. Realizamos simulaciones extensas para investigar el rendimiento de nuestro mecanismo de almacenamiento en caché de datos consciente de la movilidad propuesto. El rendimiento de nuestro mecanismo de almacenamiento en caché propuesto se compara con los mecanismos de almacenamiento en caché de datos más desplegados, teniendo en cuenta la naturaleza dinámica del canal inalámbrico y la interferencia experimentada por los usuarios. A partir de los resultados obtenidos, es evidente que nuestro enfoque propuesto logra un 14%, 16% y 11% más de ganancia en la descarga de datos que los esquemas de almacenamiento en caché menos utilizados, basados en Zipf y aleatorios en caso de un número creciente de usuarios, capacidad de caché y número de contenidos, respectivamente. Además, también analizamos las tasas de aciertos de caché, y nuestro esquema propuesto logra un 8% y un 5% más de tasa de aciertos de caché que los esquemas de almacenamiento en caché menos utilizados, basados en Zipf y aleatorios en caso de un número creciente de contenidos y capacidad de caché, respectivamente. Por lo tanto, nuestro mecanismo de almacenamiento en caché propuesto aporta una mejora significativa en el intercambio de datos a través de comunicaciones D2D.