[论文解读] From Uncoded Prefetching to Coded Prefetching in Coded Caching.

Chao Tian, Kai Zhang|arXiv (Cornell University)|Apr 25, 2017

Caching and Content Delivery参考文献 20被引用 10

一句话总结

本文在有码和无码预取方案之间建立了理论联系，揭示了Tian-Chen有码预取方案可被视为一种广义框架的极端情况，其中编码组件被二元码替代。由此产生的中间方案在缓存与传输速率之间提供了新的、此前未知的权衡点，尽管明确表征其性能仍具挑战性。

ABSTRACT

In the coded caching framework proposed by Maddah Ali and Niesen, there are two classes of coding schemes known in the literature, namely uncoded prefetching schemes and coded prefetching schemes. In this work, we provide a connection between the uncoded prefetching scheme proposed by Maddah Ali and Niesen (and its improved version by Yu et al.) and the coded prefetching scheme proposed by Tian and Chen, when the number of files is no larger than that of users. We make a critical observation that a coding component in the Tian-Chen scheme can be replaced by a binary code, which enables us to view the two schemes as the extremes of a more general scheme. The intermediate operating points of this general scheme can in fact provide new tradeoff points previously not known in the literature, however, explicit characterizing the performance of this general scheme appears rather difficult.

研究动机与目标

• 探索有码和无码预取方案在有码缓存中的结构关系。
• 识别一个统一框架，以在Maddah-Ali-Niesen无码方案与Tian-Chen有码方案之间进行插值。
• 研究该框架中的中间点是否能产生新的、此前未知的缓存与传输速率性能权衡。

提出的方法

• 作者识别出Tian-Chen有码预取方案中的一个编码组件，该组件可被二元码替代。
• 他们构建了一个广义方案，以在无码预取（Maddah-Ali-Niesen）与有码预取（Tian-Chen）方案之间进行插值。
• 在文件数不超过用户数的条件下对框架进行分析。
• 将编码组件替换为二元码，实现了两种已知极端情况之间的连续过渡。
• 该方法表明，广义方案的中间工作点可能提供新的缓存-传输速率权衡。
• 尽管具有理论潜力，但明确表征广义方案的性能仍被证明具有困难。

实验结果

研究问题

• RQ1 Tian-Chen有码预取方案能否被视为更广泛预取方案类别的一个极端情况？
• RQ2 当Tian-Chen方案中的编码组件被二元码替代时，会发生什么？
• RQ3 在无码与有码预取之间的中间方案是否能产生新的、此前未知的性能权衡？
• RQ4 是否存在一个统一框架，在文件数不超过用户数的约束下连接无码与有码预取？
• RQ5 为何广义方案的显式性能表征特别困难？

主要发现

• Tian-Chen有码预取方案被证明是更广泛预取框架的一个极端情况。
• 在Tian-Chen方案中用二元码替代编码组件，实现了无码与有码预取之间的连续插值。
• 广义方案中的中间点代表了新的、此前未知的缓存-传输速率权衡点。
• 广义方案将Maddah-Ali-Niesen无码预取方案作为另一个极端情况包含在内。
• 尽管存在新的权衡点，但显式表征广义方案的性能仍是一个重大挑战。