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Distributed Algorithms for Content Caching in Mobile Backhaul Networks

机译：移动回程网络中用于内容缓存的分布式算法

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The growing popularity of mobile multimedia content and the increase of wireless access bitrates are straining backhaul capacity in mobile networks. A cost-effective solution to reduce the strain, enabled by emerging all-IP 4G and 5G mobile backhaul architectures, could be in-network caching of popular content during times of peak demand. In this paper we formulate the problem of content caching in a mobile backhaul as a binary integer programming problem, and we propose a 2- approximation algorithm for the problem. The 2-approximation requires full information about the network topology and the link costs, as well as about the content demands at the different caches, we thus propose two distributed algorithms that are based on limited information on the content demands. We show that the distributed algorithms terminate in a finite number of steps, and we provide analytical results on their approximation ratios. We use simulations to evaluate the proposed algorithms in terms of the achieved approximation ratio and computational complexity on realistic mobile backhaul topologies.
机译：移动多媒体内容的日益普及和无线访问比特率的增加正在使移动网络的回传容量紧张。通过新兴的全IP 4G和5G移动回程架构实现的，降低负担的经济有效的解决方案可以是在需求高峰时对流行内容进行网络内缓存。在本文中，我们将移动回程中的内容缓存问题表述为二进制整数编程问题，并针对该问题提出了一种2-近似算法。 2近似需要有关网络拓扑和链接成本以及不同缓存中的内容需求的完整信息，因此，我们提出了两种基于内容需求的有限信息的分布式算法。我们证明了分布式算法以有限数量的步长终止，并且我们提供了关于它们的近似比率的分析结果。我们使用仿真来评估拟议算法的真实移动回程拓扑的已实现的近似比率和计算复杂性。

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