25、无线通信中的缓存、搜索与广播技术研究

无线通信中的缓存、搜索与广播技术研究

在无线通信领域，如何高效地进行数据缓存、搜索以及广播，是提升网络性能和用户体验的关键问题。本文将深入探讨对象缓存与替换机制、搜索方法分析、相关实验结果，以及广播协议中的能量模型和范围调整技术。

1. 对象缓存与替换机制

在无线通信网络中，节点会缓存获取到的对象。当节点的缓存满时，需要选择一个牺牲品对象进行驱逐，为新对象腾出空间。由于局部性效应，节点接收到某个对象的请求后，很可能很快会再次收到该对象的请求，因此节点会缓存所有到达的对象，即使它们不是主要对象。

缓存替换机制对于无线设备的性能至关重要，因为无线设备的存储容量有限。我们的缓存替换策略倾向于保留流行和主要的对象，以提高命中率并减少平均访问延迟。具体来说，当缓存需要腾出空间时，会首先驱逐非主要对象，从访问概率最低的开始。如果没有非主要对象，则会驱逐主要对象，同样从访问概率最低的开始。

对象 $O_i$ 的访问概率函数计算公式如下：
[
\psi(O_i) = \min{1, \frac{T_{avg}}{T_r - T_c}}
]
其中，$T_{avg}$ 是对象的累积平均请求到达间隔，$T_r$ 是其最后一次引用时间，$T_c$ 是当前时间。$T_{avg}$ 会重新计算：
[
T_{avg}^{new} = \beta * T_{avg}^{old} + (1 - \beta)(T_r - T_c)
]
在实验中，我们使用 $\beta = 0.5$。

2. 搜索方法分析

假设节点 $n_i$ 和 $n_j$ 分别有 1 跳邻域 $N_i$