Proactive Caching for Mobile Video Streaming in Millimeter Wave 5G Networks
Proactive Caching for Mobile Video Streaming in Millimeter Wave 5G Networks
复制标题
毫米波 5G 网络中移动视频流的主动缓存
DOI：
10.1109/twc.2016.2598748
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发表时间：
2016-10
影响因子：
10.4
通讯作者：
Shen Xuemin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Qiao Jian;He Yejun;Shen Xuemin
移动的视频流是第五代（5G）网络中的高级应用的基础。毫米波（mmWave）通信代表了领先的5G技术，其提供了丰富的带宽，并且因此为高质量的移动的视频流提供了巨大的潜力。然而，毫米波5G网络中的移动的视频流由于毫米波天线方向性和高用户移动性而面临根本性挑战。因此，用户通常具有短的连接持续时间和频繁的切换，使得视频流遭受长的切换延迟和连接等待时间。在本文中，我们解决了这个问题，通过开发一个基于缓存的毫米波框架，precaches视频内容在基站的切换用户，从而显着降低了连接和检索延迟。因此，频繁关机的高移动性用户可以享受连续的高质量视频流。具体来说，我们提出的系统作为一个缓存管理问题，并通过使用马尔可夫决策过程动态分配适当的缓存空间的每个基站的移动的用户，以达到最佳的视频流质量建模。提出了一种求解动态规划问题的逐单元分解方法，大大降低了计算复杂度。通过大量的仿真，我们证明了所提出的解决方案可以有效地保持高质量的移动的视频流的高移动性5G用户之间移动毫米波小小区定向天线。
Mobile video streaming is fundamental to advanced applications in the fifth generation (5G) networks. Millimeter wave (mmWave) communication represents a leading 5G technology, which provides rich bandwidth and, therefore, great potentials for high-quality mobile video streaming. However, mobile video streaming in mmWave 5G networks faces fundamental challenges due to mmWave antenna directivity and high user mobility. As such, users typically have short connection durations and frequent handoffs, making video streaming suffer from long handoff delays and connection latency. In this paper, we tackle the issues by developing a caching-based mmWave framework, which precaches video contents at the base station for handoff users and thus significantly reduces the connection and retrieval delays. As a result, high-mobility users with frequent handoffs can enjoy continuous high-quality video streaming. Specifically, we model the proposed system as a cache management problem and attain optimal video streaming quality by using Markov decision process to dynamically allocate proper cache memory space of each base station to mobile users. A cell-by-cell decomposition method is proposed to solve the dynamic programming problem with significantly reduced computational complexity. Using extensive simulations, we demonstrate that the proposed solution can effectively maintain high-quality mobile video streaming for high-mobility 5G users moving among mmWave small cells with directional antenna.
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影响因子：
10.4
作者：
Director Journals R. S CHOBER;J. U. Z. Hang;J. O. M. Ilizzo;Chair J EFFREY A NDREWS;L. Y. Ang;N. P. Rasad;T. VirginiaTech;Q. Uek;M. P. Ayaro;.-C.W Ang-C.W-Ang-2288306564;AreaEditor K.-K. W ONG-AreaEditor-K.-K.-W-ONG-2288306387;EN C.-K.W
通讯作者：
Director Journals R. S CHOBER;J. U. Z. Hang;J. O. M. Ilizzo;Chair J EFFREY A NDREWS;L. Y. Ang;N. P. Rasad;T. VirginiaTech;Q. Uek;M. P. Ayaro;.-C.W Ang-C.W-Ang-2288306564;AreaEditor K.-K. W ONG-AreaEditor-K.-K.-W-ONG-2288306387;EN C.-K.W
DOI：
10.1145/75246.75248
发表时间：
1989-08
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
A. Demers;S. Keshav;S. Shenker
通讯作者：
A. Demers;S. Keshav;S. Shenker
DOI：
10.1109/tcsvt.2008.919109
发表时间：
2008-05
影响因子：
8.4
作者：
Jianwei Huang;Zhuo Li;M. Chiang;A. Katsaggelos
通讯作者：
Jianwei Huang;Zhuo Li;M. Chiang;A. Katsaggelos
影响因子：
11.2
作者：
Andrews, Jeffrey G.
通讯作者：
Andrews, Jeffrey G.
影响因子：
7.3
作者：
T. Luan;L. Cai;Xuemin Shen
通讯作者：
T. Luan;L. Cai;Xuemin Shen