The next generation multibeam satellites open up a new way to design satellite communication channels with the full flexibility in bandwidth, transmit power and beam coverage management. In this paper, we exploit the flexible multibeam satellite capabilities and the geographical distribution of users to improve the performance of satellite-assisted edge caching systems. Our aim is to jointly optimize the bandwidth allocation in multibeam and caching decisions at the edge nodes to address two important problems: i) cache feeding time minimization and ii) cache hits maximization. To tackle the non-convexity of the joint optimization problem, we transform the original problem into a difference-of-convex (DC) form, which is then solved by the proposed iterative algorithm whose convergence to at least a local optimum is theoretically guaranteed. Furthermore, the effectiveness of the proposed design is evaluated under the realistic beams coverage of the satellite SES-14 and Movielens data set. Numerical results show that our proposed joint design can reduce the caching feeding time by 50\% and increase the cache hit ratio (CHR) by 10\% to 20\% compared to existing solutions. Furthermore, we examine the impact of multispot beam and multicarrier wide-beam on the joint design and discuss potential research directions.


翻译:下一代多波束卫星开启了设计卫星通信频道的新方法,在带宽、传输电力和波束覆盖管理方面具有充分的灵活性。在本文件中,我们利用灵活的多波束卫星能力和用户的地理分布来改进卫星辅助边缘缓冲系统的性能。我们的目标是在边缘节点上共同优化多波束和缓冲决定中的带宽分配,以解决两个重要问题:(一)缓冲喂食时间最小化,(二)缓冲缓冲点点击最大化。为了解决联合优化问题的非冷却性,我们把最初的问题转换成一种异质(DC)形式,然后通过拟议的迭代算法加以解决,后者至少与当地最佳的趋同在理论上得到保证。此外,在SES-14号卫星和Movellens数据集的现实波束覆盖下,对拟议设计的有效性进行了评估。数字结果表明,我们拟议的联合设计可以将缓冲喂食时间减少50 ⁇,并将缓冲冲击比现有解决办法增加10 ⁇ 至20 ⁇ 。此外,我们还要研究多位研究多位和多层潜在设计的影响。

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