Caching av populärt innehåll under off-peak timmar är en strategi för att minska nätverksbelastningar under rusningstid. Den senaste tidens arbete har visat betydande fördelar med att utforma sådana caching strategier inte bara för att leverera en del av innehållet lokalt, utan också för att ge kodade multicasting möjligheter även bland användare med olika krav. Att utnyttja båda dessa vinster visade sig vara ungefär optimalt för cachesystem med ett enda lager av cacheminnen. Motiverade av praktiska scenarier, anser vi i detta arbete ett hierarkiskt innehåll leveransnätverk med två lager av caches. Vi föreslår ett nytt cachesystem som kombinerar två grundläggande strategier. Den första metoden ger kodade multicasting möjligheter inom varje lager; den andra metoden ger kodade multicasting möjligheter över flera lager. Genom att hitta rätt balans mellan dessa två strategier visar vi att det föreslagna systemet uppnår optimala kommunikationshastigheter inom ett konstant multiplikativt och additivt gap. Vi visar vidare att det inte finns någon spänning mellan räntorna i vart och ett av de två skikten upp till det ovannämnda gapet. På så sätt kan båda skikten samtidigt arbeta med ungefär den lägsta hastigheten. Efterfrågan på högupplösta videostreamingtjänster som YouTube och Netflix driver på den snabba ökningen av Internettrafiken. För att minska effekten av denna ökade belastning på den underliggande kommunikationsinfrastrukturen använder sig nätverken för innehållsleverans av lagringsminnen eller cacheminnen i hela nätverket. Dessa caches kan befolkas med en del av det populära innehållet under off-peak trafik timmar. Detta cachade innehåll kan sedan användas för att minska nätverksbelastningen under rusningstid när användare gör flest förfrågningar. Innehåll cache har en rik historia, se till exempel [1] och referenser där. På senare tid har det undersökts bland annat inom ramen för video-on-demand-system för vilka effektiva system för innehållsplacering har föreslagits [2], [3]. Effekterna av olika innehållsfakultaliteter på cachesystemen har undersökts t.ex. i [4]- [6]. En vanlig egenskap bland de cachesystem som studeras i litteraturen är att de delar av en begärd fil som är tillgängliga i närliggande cacher serveras lokalt, medan de återstående fildelarna serveras via ortogonala sändningar från en ursprungsserver som är värd för alla filer. Nyligen, [7], [8] föreslog en ny caching metod, kallad kodad caching, som utnyttjar cacheminnen inte bara för att leverera en del av innehållet lokalt, men också för att skapa kodade multicasting möjligheter bland användare med olika krav. Det visas där att minskningen av hastigheten på grund av dessa kodade multicasting möjligheter är betydande och kan vara i storleksordningen av antalet användare i nätet. Den inställning som beaktas i [7], [8] består av ett enda lager cache mellan ursprungsservern och slutanvändarna. Servern kommunicerar direkt med alla caches via en delad länk, och målet är att minimera den nödvändiga överföringshastigheten från servern. För detta grundläggande nätverksscenario visas att kodad cachelagring är optimal inom en konstant faktor. Dessa resultat har utvidgats till icke-uniforma krav [9] och till cachesystem på nätet [10]. I praktiken består många cachesystem inte bara av ett utan flera lager av cacheminnen, vanligtvis ordnade i en trädliknande hierarki med ursprungsservern vid rotnoden och de användare anslutna till bladcache [2], [11], [12]. Varje förälder cache kommunicerar med sina barn cache i nästa lager, och målet är att minimera överföringshastigheterna i de olika lagren.
En två-nivå hierarki av cachs övervägdes i REF, och ett system som ger kodade multicasting möjligheter inom varje skikt och över flera lager utformades och visade sig uppnå optimal kommunikationshastighet till inom en konstant multiplikativ och additiv gap.
Hierarchical Coded Caching
{'venue': 'IEEE Transactions on Information Theory, vol. 62, pp. 3212 - 3229, June 2014', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Mathematics']}