• 제목/요약/키워드: Caching Algorithm

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Dynamic Probabilistic Caching Algorithm with Content Priorities for Content-Centric Networks

  • Sirichotedumrong, Warit;Kumwilaisak, Wuttipong;Tarnoi, Saran;Thatphitthukkul, Nattanun
    • ETRI Journal
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    • 제39권5호
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    • pp.695-706
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    • 2017
  • This paper presents a caching algorithm that offers better reconstructed data quality to the requesters than a probabilistic caching scheme while maintaining comparable network performance. It decides whether an incoming data packet must be cached based on the dynamic caching probability, which is adjusted according to the priorities of content carried by the data packet, the uncertainty of content popularities, and the records of cache events in the router. The adaptation of caching probability depends on the priorities of content, the multiplication factor adaptation, and the addition factor adaptation. The multiplication factor adaptation is computed from an instantaneous cache-hit ratio, whereas the addition factor adaptation relies on a multiplication factor, popularities of requested contents, a cache-hit ratio, and a cache-miss ratio. We evaluate the performance of the caching algorithm by comparing it with previous caching schemes in network simulation. The simulation results indicate that our proposed caching algorithm surpasses previous schemes in terms of data quality and is comparable in terms of network performance.

Joint Optimization Algorithm Based on DCA for Three-tier Caching in Heterogeneous Cellular Networks

  • Zhang, Jun;Zhu, Qi
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제15권7호
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    • pp.2650-2667
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    • 2021
  • In this paper, we derive the expression of the cache hitting probability with random caching policy and propose the joint optimization algorithm based on difference of convex algorithm (DCA) in the three-tier caching heterogeneous cellular network assisted by macro base stations, helpers and users. Under the constraint of the caching capacity of caching devices, we establish the optimization problem to maximize the cache hitting probability of the network. In order to solve this problem, a convex function is introduced to convert the nonconvex problem to a difference of convex (DC) problem and then we utilize DCA to obtain the optimal caching probability of macro base stations, helpers and users for each content respectively. Simulation results show that when the density of caching devices is relatively low, popular contents should be cached to achieve a good performance. However, when the density of caching devices is relatively high, each content ought to be cached evenly. The algorithm proposed in this paper can achieve the higher cache hitting probability with the same density.

멀티미디어 스트리밍 환경을 위한 캐쉬 성능평가 모델 설계 및 최적성 분석 (Design and Optimality Analysis of Cache Performance Model for Multimedia Streaming Environments)

  • 반효경;조경운
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제23권5호
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    • pp.9-13
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    • 2023
  • 멀티미디어 스트리밍 데이터는 용량이 매우 크고 순차적으로 접근이 이루어지는 특성이 있어 전통적인 캐슁 환경에서 입출력의 성능을 개선하기 위해 널리 사용되고 있는 LRU 알고리즘이 효과적이지 못한 것으로 알려져 있다. 이에 대한 실험적인 분석은 인터벌 기반 캐슁의 LRU 대비 성능 상의 비교 우위를 통해 입증된 바 있으나, 이론적인 근거가 증명되지는 않았다. 본 논문에서는 멀티미디어 스트리밍 환경을 위한 캐슁의 최적성을 분석하기 위해 캐쉬 성능평가 모델을 설계하고, 이론적으로 최적인 캐슁 알고리즘을 인터벌 캐슁에 기반해서 설계한다. 그런 다음 설계된 알고리즘이 스트리밍 데이터의 캐쉬 미스를 최소화하는 교체 알고리즘임을 제안된 모델에 근거한 최적성 분석을 통해 입증한다.

분할 영역 기반의 웹 캐싱 알고리즘 (A Web Caching Algorithm with Divided Cache Scope)

  • 고일석;나윤지;임춘성
    • 한국정보처리학회:학술대회논문집
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    • 한국정보처리학회 2003년도 추계학술발표논문집 (중)
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    • pp.1007-1010
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    • 2003
  • Efficient using of web cache is becoming important factor that decide system management efficiency in web-Based system. Cache performance depends heavily on replacement algorithms, which dynamically select a suitable subset of objects for caching in a finite space. However, replacement algorithm on web cache has many differences than traditional replacement algorithm. In this paper, a web-caching algorithm is proposed for efficient operation of web base system. The algorithm is designed based on a divided scope that considered size reference characteristic and heterogeneity on web object. The performance of the algorithm is analyzed with an experiment. With the experiment results, the algorithm is compared with previous replacement algorithms, and its performance is confirmed ith an improvement of response speed.

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MDS Coded Caching for Device-to-Device Content Sharing Against Eavesdropping

  • Shi, Xin;Wu, Dan;Wang, Meng;Yang, Lianxin;Wu, Yan
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제13권9호
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    • pp.4484-4501
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    • 2019
  • In this paper, we put forward a delay-aware secure maximum distance separable (MDS) coded caching scheme to resist the eavesdropping attacks for device-to-device (D2D) content sharing by combining MDS coding with distributed caching. In particular, we define the average system delay to show the potential coupling of delay-content awareness, and learn the secure constraints to ensure that randomly distributed eavesdroppers cannot obtain enough encoded packets to recover their desired contents. Accordingly, we model such a caching problem as an optimization problem to minimize the average system delay with secure constraints and simplify it to its convex relaxation. Then we develop a delay-aware secure MDS coded caching algorithm to obtain the optimal caching policy. Extensive numerical results are provided to demonstrate the excellent performance of our proposed algorithm. Compared with the random coded caching scheme, uniform coded caching scheme and popularity based coded caching scheme, our proposed scheme has 3.7%, 3.3% and 0.7% performance gains, respectively.

웹 서비스를 위한 효율적인 캐쉬 관리 전략의 설계 및 성능 평가 (Design and Performance Analysis of an Efficient Cache Managing Strategy for Web Services)

  • 문진용
    • 디지털콘텐츠학회 논문지
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    • 제9권4호
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    • pp.653-659
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    • 2008
  • 최근 인터넷의 폭발적인 인기로 인해 인터넷 객체의 캐슁 기법이 매우 중요한 문제가 되었다. 인터넷에서의 캐슁은 전통적인 캐슁 기법과 여러 면에서 다르다. 특히 일반적인 캐슁 알고리즘은 인터넷에 적합하지 못한데, 이는 크기가 서로 다른 객체들을 함께 처리함으로써 발생하는 작은 객체들의 불이익에 서 기인한다. 본 논문에서는 인터넷 캐슁을 위해 설계된 기존의 기법들을 살펴보고 새로운 알고리즘을 제안한다. 그리고 여러 가변 길이 대체 알고리즘에 대한 성능 평가의 결과를 제시하고, 객체들을 크기에 따라 구분하여 처리함으로써 바이트 적중률을 향상시키는 방안을 도출한다.

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Mobile Device-to-Device (D2D) Content Delivery Networking: A Design and Optimization Framework

  • Kang, Hye Joong;Kang, Chung Gu
    • Journal of Communications and Networks
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    • 제16권5호
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    • pp.568-577
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    • 2014
  • We consider a mobile content delivery network (mCDN) in which special mobile devices designated as caching servers (caching-server device: CSD) can provide mobile stations with popular contents on demand via device-to-device (D2D) communication links. On the assumption that mobile CSD's are randomly distributed by a Poisson point process (PPP), an optimization problem is formulated to determine the probability of storing the individual content in each server in a manner that minimizes the average caching failure rate. Further, we present a low-complexity search algorithm, optimum dual-solution searching algorithm (ODSA), for solving this optimization problem. We demonstrate that the proposed ODSA takes fewer iterations, on the order of O(log N) searches, for caching N contents in the system to find the optimal solution, as compared to the number of iterations in the conventional subgradient method, with an acceptable accuracy in practice. Furthermore, we identify the important characteristics of the optimal caching policies in the mobile environment that would serve as a useful aid in designing the mCDN.

멀티미디어 스트리밍의 트랜스코딩과 캐슁의 협업을 위한 transco-prefix caching algorithm (Transco-prefix caching algorithm for cooperation between transcoding and caching)

  • 설성운;서대화
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (A)
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    • pp.586-588
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    • 2004
  • 트랜스코딩에 관련된 연구들은 비디오 스트리밍에 대한 품질관련 연산들을 제공해 주었으나 트랜스코딩 과정에서 발생하는 연산지연과 전송지연에 대한 고려가 부족하였다. 또한 비디오 스트리밍에 대한 캐슁기법과 관련된 연구들은 비디오 스트리밍 서버와 클라이언트 사이의 전송지연을 줄여주는 장점을 제공하는 반면, 트랜스코딩과의 협업을 위한 연동들은 드물었다. 본 논문에서는 대역폭이 유선망에 비해 상대적으로 빈약한 무선망 채널을 통해 연속적인 비디오 스트리밍 서비스를 제공하는 과정 중에 발생하는 전송지연과 연산지연을 동시에 극복할 수 있도록 해주는 통합 시스템 아키텍처와 캐슁 알고리즘을 제안한다.

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NAND 플래시 변환 계층에서 전력 소모에 영향을 미치는 페이지 캐싱 전략의 비교·분석 (A Comparative Analysis on Page Caching Strategies Affecting Energy Consumption in the NAND Flash Translation Layer)

  • 이형봉;정태윤
    • 대한임베디드공학회논문지
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    • 제13권3호
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    • pp.109-116
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    • 2018
  • SSDs that are not allowed in-place update within the allocated page cause another allocation of a new page that will replace the previous page at the moment data modification occurs. This intrinsic characteristic of SSDs requires many changes to the existing HDD-based IO theory. In this paper, we conduct a performance comparison of FTL caching strategy in perspective of cache hashing (Global vs. grouped) and caching algorithm (LRU vs. NUR) through a simulation. Experimental results show that in terms of energy consumption for flash operation the grouped management of cache is not suitable and NUR algorithm is superior to LRU algorithm. In particular, we found that the cache hit ratio of LRU algorithm is about 10% point higher than that of NUR algorithm while the energy consumption of LRU algorithm is about 32% high.

소형셀 환경에서 코어망 오프로딩을 위한 캐시 알고리즘 (Caching Algorithm for Core Network Offloading in Smallcell Environment)

  • 정소이;김재현
    • 전자공학회논문지
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    • 제52권3호
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    • pp.32-38
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    • 2015
  • 본 논문에서는 소형셀 환경에서 사용자의 context를 반영한 local caching 알고리즘을 제안한다. 소형셀 내부에 캐시를 이용하면 코어망으로 전달되는 트래픽을 감소시킬 뿐만 아니라 네트워크 비용을 절감시키고 통신의 성능을 증가시킬 수 있다. 제안하는 알고리즘은 소형셀 특성을 활용해 각 소형셀 사용자에 맞는 적절한 데이터를 캐시에 저장한다. 이를 통해 제한된 캐시저장 공간을 효율적으로 사용하고 고전적인 웹 캐시 방식에 비해 캐시 적중률을 높였다. 성능분석을 위해 코어망 트래픽 감소량을 나타내는 cache efficiency를 정의하고 제안한 알고리즘의 성능을 검증한 결과 기존 웹 캐시 방식에 비해 200%의 성능향상이 있었다.