移动云雾融合网络中内容缓存与推送机制的研究

Integrating caching-enabled cloud and fog networks has become one of the promising schemes to alleviate network congestion and improve user experience, due to its serving users with lower latency and higher reliability compared to the conventional networks. However, the integrated cloud/fog networks still face many challenges respectively on caching and pushing efficiency. They reflect in the lack of not only unified and transparent service architectures, but also concrete caching and pushing strategies. Therefore, it has become a hot research topic in both academia and industry. This project studies the caching and pushing mechanism in the integrated cloud/fog networks, and it mainly involves integrated network architecture design, social-aware caching and sharing management in fog networks, caching and pushing in the integrated cloud/fog network, and adaptive storage space partition for caching and pushing. This research will help us to explore the potential advantages of the caching-enabled cloud and fog network and develop efficient solutions to content caching and pushing, storage space allocation, cross-tier joint optimization problems. This research will lay the foundation for further development of the integrated cloud and fog networks.

基于缓存技术的移动云服务和雾服务网络能够为用户提供低延时、高可靠性的缓存资源服务，被认为是缓解当前网络负担严重，用户体验不高的理想方案之一。目前，云服务和雾服务网络的发展面临诸多挑战，云雾网络各自的内容缓存与推送效率不高。不仅在网络服务架构方面缺乏统一且透明的云雾融合网络服务架构，而且支持云雾融合的内容缓存与推送机制更是缺乏具体的实施方案。因此，对其进行研究已成为国际学界和业界的热点问题。本项目主要研究了云雾融合网络中的内容缓存与推送机制，研究内容包括：云雾融合网络架构设计、基于社交网络的雾缓存资源管理与共享机制研究、云雾融合网络缓存与推送机制研究、缓存与推送存储空间自适应分配机制研究。开展这项研究将有利于深入挖掘云雾缓存网络潜在的优势，探索有效的方法解决内容缓存与推送的部署、空间分配、跨层联合优化等问题，为推动云雾融合网络的进一步发展奠定基础。

本项目聚焦下一代无线接入网国际学术前沿，紧密围绕国家中长期科技发展规划需求，研究异构融合网络架构下缓存和推送机制，并在此基础上，探索边缘网络中缓存、通信、计算和能量资源的联合优化管理问题，为下一代无线接入网的建设提供候选方案及技术。针对现有超密集网络架构、异构网络协作资源管理机制研究的不足，本项目提出新的面向多媒体业务的资源共享与管理架构，分别针对非沉浸式和沉浸式流媒体业务的特点，构建基于协作传输与D2D通信的异构缓存资源共享与管理机制，以及面向成本的协作缓存优化机制、基于流行度预测的内容推送机制，进而提出缓存与计算、通信、能量资源的动态自适应分配机制。并且，利用该项目研究中所获得的技术与经验，进一步探索了智能车辆网络和无线供电物联网中的多维资源管理架构与机制。本研究具有很大的创新空间和潜在的技术突破，将为我国未来移动互联网网的发展提供丰富的理论参考和技术储备。本项目已圆满完成了预定计划，成果如下：发表和录用学术论文40篇，其中，SCI收录的国际期刊论文33篇；申请发明专利6项，其中获得授权3项；已培养研究生23名，其中18名已顺利毕业。