Technology of Network & Communication
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1143-1149

UAV 3D deployment and content caching optimization for mobile edge computing

UAV 3D deployment and content caching optimization for mobile edge computing
Tang Huanbo1a,1b,2
Chen Xing1a,1b,2
Zhang Jianshan1b,3
1. a. College of Computer & Data Science, b. Fujian Key Laboratory of Network Computing & Intelligent Information Processing, Fuzhou University, Fuzhou 350116, China
2. Key Laboratory of Spatial Data Mining & Information Sharing, Ministry of Education, Fuzhou 350002, China
3. College of Computer & Control Engineering, Minjiang University, Fuzhou 350108, China

摘要

With the explosive growth of mobile data traffic in wireless networks, cache-enabled unmanned aerial vehicles(UAVs) are being used in mobile computing to serve as edge servers to provide on-demand services to users in the network. To bring better quality of experience to users while satisfying other resource constraints, it jointly optimized UAVs deployment, cache placement and user association to minimize content access latency for all users and provided users with content caching services of varying quality. This paper proposed a joint optimization algorithm based on alternating optimization for the scenario where multiple UAVs and ground base stations collaborate to provide caching services. The algorithm achieved a sub-optimal solution with a convergence guarantee by iteratively solving the three sub-problems obtained from the decomposition of the objective problem. Firstly, a successive convex approximation-based algorithm solved the UAV deployment sub-problem. Secondly, it used a greedy-based algorithm to solve the content caching sub-problem. Then it used a successive convex approximation algorithm based on the penalty function to solve the user access sub-problem. Finally, it repeated the above procedure to obtain a sub-optimal solution to the target problem. Several simulation experiments verified the effectiveness and feasibility of the proposed algorithm. The simulation results show that the proposed joint optimization algorithm performs better regarding average content access latency and cache hit ratio than the benchmark algorithm.

基金项目

国家自然科学基金资助项目(62072108)
福建省自然科学基金杰青项目(2020J06014)
中央引导地方科技发展资金资助项目(2022L3004)
福厦泉国家自主创新示范区协同创新平台项目(2022FX5)
福建省科技经济融合服务平台项目(2023XRH001)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2023.08.0361
出版期卷: 《计算机应用研究》 Printed Article, 2024年第41卷 第4期
所属栏目: Technology of Network & Communication
出版页码: 1143-1149
文章编号: 1001-3695(2024)04-027-1143-07

发布历史

[2023-11-02] Accepted Paper
[2024-04-05] Printed Article

引用本文

唐焕博, 陈星, 张建山. 移动边缘计算中的无人机三维部署和内容缓存优化方法 [J]. 计算机应用研究, 2024, 41 (4): 1143-1149. (Tang Huanbo, Chen Xing, Zhang Jianshan. UAV 3D deployment and content caching optimization for mobile edge computing [J]. Application Research of Computers, 2024, 41 (4): 1143-1149. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

《计算机应用研究》创刊于1984年,是由四川省科技厅所属四川省计算机研究院主办的计算技术类学术刊物。

《计算机应用研究》瞄准本学科领域迫切需要的前沿技术,及时反映国内外计算机应用研究的主流技术、热点技术及最新发展趋势。主要刊载内容包括本学科领域高水平的学术论文、本学科最新科研成果和重大应用成果。栏目内容涉及计算机学科新理论、计算机基础理论、算法理论研究、算法设计与分析、区块链技术、系统软件与软件工程技术、模式识别与人工智能、体系结构、先进计算、并行处理、数据库技术、计算机网络与通信技术、信息安全技术、计算机图像图形学及其最新热点应用技术。

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