Cihazdan cihaza önbelleklemede kaynak tahsisi algoritması geliştirilmesi

Teknolojik gelişmelerle birlikte çevrimiçi cihazların kullanımı daha da yaygınlaşmıştır. Bu durum, mobil veriye olan talepte aşırı artışa neden olmuştur. Servis sağlayıcılar talebi karşılarken kullanıcıların kesintisiz bağlantı, yüksek veri hızı ve düşük gecikme gibi temel servis kalitesi gereksinimlerini de gözetmek durumundadır. Bu gereklilik gelecek nesil haberleşme sistemlerinde, özellikle 5G ötesi için, yeni teknolojilerin geliştirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Cihazdan Cihaza Haberleşme (CCH), kenar önbelleklemeye ve yakın cihazlar arasında içerik iletimine imkân veren yeni ve gelecek vadeden teknolojilerden biridir. CCH ile mobil cihazların önbellekleri kullanılarak diğer kullanıcıların içerik ihtiyacının düşük gecikme ve yüksek veri hızıyla hücresel şebekede yük oluşturmadan iletilmesi mümkündür. Tez çalışması kapsamında, CCH kabiliyeti bulunan cihazların yer aldığı kablosuz bir ağda; kenar önbellekleme, içerik iletimi ve cihaz keşfi problemleri kapsamlı bir biçimde incelenmiştir. İlk olarak, Baz İstasyonu'nun toplam maliyetini CCH'nin sağladığı yük boşaltmanın katkısıyla minimize etmeyi amaçlayan Karma Tamsayılı Programlama (KTP) modeli oluşturulmuştur ve en iyi çözüm sağlanmıştır. Daha sonra bu model dağıtık olarak uygulanan Stackelberg Lider-Takipçi Oyunu algoritması ile çözülerek en iyiye yakın çözüm sunulmuştur. İkinci olarak, yine CCH'nin kullanıldığı kablosuz bir ağda en iyi önbellekleme problemi ele alınmıştır. Modelin amacı toplam yük boşaltma miktarının eniyilemesidir. Bu problem de Karma Tamsayılı Doğrusal Programlama (KTDP) ile modellenmiş ve en iyi çözüm sunulmuştur. Optimizasyon tabanlı çözümlerin özellikle kullanıcı yoğunluğunun fazla olduğu durumlarda pratiklikten uzaklaşmasından ötürü iki tane sezgisel algoritma önerilmiş ve uygulanmıştır. Algoritmalardan bir tanesi öbekleme kabiliyeti bulunan Yardımcı Kullanıcıların (YK) öbekler oluşturarak işbirliği yapmasını ve içerik çeşitliliği sağlamaktadır. Diğeri ise öbek içinde içerik popülerliğine ve öbek içi hiyerarşiye göre önbelleklenecek içerikleri belirlemektedir. Son olarak, CCH'de iletim öncesi cihazların birbirlerinden haberdar olması gerekliliği üzerine öbekleme ve önbellekleme algoritmalarına tamamlayıcı bir yaklaşım olarak Keşif ve Duyuru tabanlı prosedürler önerilmiştir ve LTE şebekesine sadık kalınarak uygulanmıştır. Çalışmalar kapsamında ele alınan bütün yöntemlerin başarımı kullanıcı sayısı, içerik sayısı, içerik popülerliği gibi değişkenler üzerinden incelenmiştir. Girişim, önbellek kapasitesi, kullanıcı hareketliliği gibi kısıtlar gözönünde bulundurulmuştur. Sonuçlar, zorlayıcı koşullarda dahi önerilen algoritmaların optimizasyon tabanlı en iyi sonuca yakın başarım sağladığını, denektaşı olarak sunulan temel yöntemlere kıyasla da üstün olduğunu göstermektedir.