Caché Proactiva Consciente de Retención con Enrutamiento de Ruta Múltiple para Redes de Borde Inalámbricas

Consideramos el problema de la caché proactiva consciente de retención en una red de borde inalámbrica heterogénea compuesta por usuarios móviles que acceden a contenido desde un servidor y asociados a una o más cachés de borde. Nuestro objetivo es diseñar una política de caché que minimice la suma de los costos de almacenamiento de contenido y los costos de acceso al servidor sobre dos variables de diseño: el tiempo de retención de cada contenido en caché y la probabilidad de que un usuario enrute solicitudes de contenido a cada una de sus cachés asociadas. Desarrollamos un modelo que captura múltiples aspectos, como los costos de almacenamiento en caché y varias capacidades de las tecnologías inalámbricas modernas, tales como transmisiones multicast/unicast del servidor, enrutamiento de múltiples rutas de dispositivos y restricciones de acceso a la caché. Encontramos que el problema de Optimización de Enrutamiento Proactiva Consciente de Retención es un programa mixto no lineal no convexo. Demostramos que es NP-difícil bajo ambos modos multicast/unicast, incluso cuando las cachés tienen una gran capacidad y los costos de almacenamiento son lineales, y desarrollamos algoritmos codiciosos que tienen límites de rendimiento demostrables para el caso de cachés no capacitadas. Finalmente, proponemos heurísticas con baja complejidad computacional para el caso de caché capacitadas así como para el caso de costos de almacenamiento convexos. Evaluaciones sistemáticas basadas en datos del mundo real demuestran la efectividad de nuestro enfoque, comparado con los esquemas de caché existentes.