شماره ركورد
24784
شماره راهنما
COM2 685
عنوان
برآورد محبوبيت محتواي نرمافزار محور هنگام استفاده از حافظه نهان و همكاري دستگاهبهدستگاه براي افزايش بهرهوري در شبكههاي خوشهاي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر- شبكه هاي كامپيوتري
دانشكده
مهندسي كامپيوتر
تاريخ دفاع
1403/04/03
صفحه شمار
127 ص.
استاد راهنما
دكتر احمدرضا منتظرالقائم
كليدواژه فارسي
محبوبيت محتوا، , جانمايي حافظه نهان , شبكههاي نرمافزار محور , ارتباط دستگاه به دستگاه، , شبكههاي خوشهاي
چكيده فارسي
چكيده
پيشرفتهاي مداوم در فناوري ارتباطات بيسيم منجر به افزايش استفاده گسترده از دستگاههاي هوشمند شده است. علاوه بر كامپيوتر و تلفنهاي همراه، تبلتها، وسايل پوشيدني و وسايل نقليه نيز به اينترنت متصل ميشوند. اين تنوع منجر به افزايش بيسابقه تقاضا براي محتواي باكيفيت مانند برنامههاي كاربردي بلادرنگ و پخش ويدئو شده است و ترافيك پيوندهاي بكهال در شبكههاي سلولي را بهشدت بالا برده است. استفاده از شبكههاي داراي حافظه نهان و ذخيرهسازي در لبه شبكه مانند دستگاه كاربران، بهعنوان راهحلي براي كاهش ترافيك بكهال پيشنهاد شده است. با ذخيرهسازي محتوا در دستگاه كاربران و استفاده از ارتباطات D2D براي دريافت محتوا، از ازدحام و تأخير در تحويل محتوا جلوگيري ميشود. با اين حال، چالشهايي نظير محدوديت فضاي ذخيرهسازي وجود دارد كه انتخاب محتوا براي ذخيرهسازي را ضروري ميسازد. تعداد كمي از محتويات درخواستي كاربران محبوب هستند و اين تعداد كم، بخش عظيمي از ترافيك شبكه را تشكيل ميدهند. با اين حال محبوبيت محتوا بسيار پويا و غيرقطعي است؛ زيرا كاربران مختلف سليقهها و ترجيحات متفاوتي دارند. كمتر از 20 درصد از كاربران 80 درصد از ترافيك چندرسانهاي را توليد ميكنند. با اين حال بسياري از رويكردهاي موجود رفتار ناهمگن كاربران را ناديده ميگيرند و فرض ميكنند همه كاربران ترجيحات يكساني دارند. از طرفي شبكههاي نرمافزار محور مفهوم جديدي است كه انقلابي در معماري و ساختار شبكههاي سنتي ايجاد نموده است. از اين فناوري در ذخيرهسازي كارآمد محتوا نيز استفاده ميشود. كنترلكننده شبكه نرمافزار محور اطلاعات محتوا را از گرههاي شبكه دريافت كرده و از آن براي تصميمگيري در مورد جانمايي محتوا در حافظه نهان گرههاي شبكه استفاده ميكند. در اين پژوهش يك روش برآورد محبوبيت محتواي نرمافزار محور و جانمايي حافظه نهان در شبكههاي خوشهاي با قابليت ارتباط D2D ارائه شده است. در اين راستا، در يك شبكه سلولي، يك سيستم مدولار طراحي شده است كه در آن ايستگاه پايه، درخواستهاي محتواي كاربران را به كنترلكننده نرمافزار محور ارسال ميكند. ابتدا درخواستهاي آينده كاربران با استفاده از الگوريتمهاي يادگيري ماشين پيشبيني ميشود. سپس محبوبيت محتوا در هر خوشه محاسبه ميگردد و در نهايت جانمايي حافظه نهان بر اساس محبوبيت پيشبيني شده، صورت ميگيرد. نتايج شبيهسازي نشان ميدهد كه رويكرد پيشنهادي در شرايط مختلف شبكه عملكرد مطلوبي دارد و با ميزان استفاده از حافظه نهان نزديك به 97 درصد، بيشترين بهرهوري حافظه نهان در ميان روشهاي بررسي شده را ارائه ميدهد. همچنين، مقايسه با روشهاي پيشين نشان ميدهد كه رويكرد پيشنهادي با زمان اجراي قابلقبول، نرخ ضربه بهتري را ارائه ميدهد كه منجر به كاهش ترافيك بكهال ميشود. روش پيشنهادي در مقلد Mininet-Wifi پيادهسازي شده است و ميانگين استفاده از پردازنده 12.97 درصد و ميانگين استفاده از حافظه 55.24 درصد را نشان ميدهد.
كليدواژهها: محبوبيت محتوا، جانمايي حافظه نهان، شبكههاي نرمافزار محور، ارتباط دستگاه به دستگاه، شبكههاي خوشهاي
كليدواژه لاتين
Content Popularity , Cache Placement , Software Defined Networks (SDN) , Device To Device (D2D) Connection , Clustered Networks
عنوان لاتين
Software defined estimation of content popularity when using caching and device to device collaboration to increase efficiency in clustered networks
گروه آموزشي
مهندسي كامپيوتر
چكيده لاتين
Abstract
Continuous advancements in wireless communication technology have led to the widespread use of smart devices. In addition to computers and mobile phones, tablets, wearable devices, and vehicles are also connected to the Internet. This diversity has resulted in an unprecedented increase in demand for high-quality content, such as real-time applications and video streaming, significantly increasing backhaul link traffic in cellular networks. The use of caching networks and edge caching, such as user devices, has been proposed as a solution to reduce backhaul traffic. By caching content on user devices and utilizing D2D communications for content retrieval, congestion and delays in content delivery can be prevented. However, challenges such as limited cache capacity necessitate careful content selection for caching. Only a small portion of user-requested content is popular, yet this small portion accounts for a large fraction of network traffic. Nonetheless, content popularity is highly dynamic and uncertain due to varying user tastes and preferences. Less than 20% of users generate 80% of multimedia traffic. However, many existing approaches overlook heterogeneous user behavior, assuming all users have identical preferences. On the other hand, software-defined networking (SDN) is a new concept that has revolutionized the architecture and structure of traditional networks. This technology is also used for efficient content caching. The SDN controller gathers content information from network nodes and uses it to make decisions about content placement in the cache of network nodes. In this research, a software-defined content popularity estimation and cache placement method in clustered networks with D2D communication capabilities is presented. Accordingly, a modular system is designed in a cellular network where the base station sends user content requests to the SDN controller. First, future user requests are predicted using machine learning algorithms. Then, content popularity in each cluster is calculated, and finally, cache placement is performed based on the predicted popularity. Simulation results show that the proposed approach performs well under various network conditions and offers the highest cache efficiency among the reviewed methods, with cache utilization close to 97%. Additionally, comparisons with previous methods indicate that the proposed approach offers a better hit rate with acceptable execution time, leading to reduced backhaul traffic. The proposed method is implemented in the Mininet-Wifi emulator, demonstrating an average CPU usage of 12.97% and an average memory usage of 55.24%.
Keywords: Content Popularity, Cache Placement, Software Defined Networks (SDN), Device To Device (D2D) Connection, Clustered Networks
تعداد فصل ها
6 فصل
فهرست مطالب pdf
137426
نويسنده