Small base stations (BSs) equipped with caching units are potential to provide improved quality of service (QoS) for multimedia service in ultra-dense cellular networks (UDCNs). In addition, the Coordinated MultiPoint (CoMP) transmission method, allowing multiple BSs to jointly serve users, is proposed to increase the throughput of cell-edge mobile terminals (MTs). Yet, the combination of content caching and CoMP in UDCNs is still not well explored for future networks. In this paper, we focus on the application of caching in CoMP-integrated UDCNs, where the cache-enabled BSs can collaboratively serve each MT using either joint transmission or single transmission. We propose a multidimensional cooperative caching (MDCC) scheme, supporting storage-dimension and transmission-dimension cooperations for the content placement. In particular, we analyze the delivery delay based on request patterns, transmission method, and the proposed cooperation strategy. Then the content placement problem is formulated as a problem of minimizing the overall expected delay. The problem is a mixed binary integer linear programming (BILP) problem, which is NP-hard. Therefore, we address the problem with approximation and substitution, and design a genetic algorithm (GA) based method to solve it. Simulation results demonstrate that the proposed MDCC scheme contributes performance gain in terms of content delivery delay in both cell-core and cell-edge areas.

中文翻译：

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CoMP集成超密集蜂窝网络中的多维协同缓存

配备缓存单元的小型基站 (BS) 有可能为超密集蜂窝网络 (UDCN) 中的多媒体服务提供改进的服务质量 (QoS)。此外，为了提高小区边缘移动终端（MT）的吞吐量，提出了允许多个基站联合为用户服务的协同多点（CoMP）传输方法。然而，UDCN 中内容缓存和 CoMP 的结合对于未来的网络仍然没有很好地探索。在本文中，我们专注于缓存在集成 CoMP 的 UDCN 中的应用，其中启用缓存的 BS 可以使用联合传输或单一传输协同服务每个 MT。我们提出了一种多维协同缓存（MDCC）方案，支持内容放置的存储维度和传输维度合作。特别是，我们根据请求模式、传输方法和提议的合作策略分析交付延迟。然后将内容放置问题表述为最小化总体预期延迟的问题。该问题是一个混合二进制整数线性规划 (BILP) 问题，它是 NP 难的。因此，我们通过近似和替换来解决这个问题，并设计了一种基于遗传算法 (GA) 的方法来解决它。仿真结果表明，所提出的 MDCC 方案在小区核心和小区边缘区域的内容交付延迟方面都有助于提高性能。该问题是一个混合二进制整数线性规划 (BILP) 问题，它是 NP 难的。因此，我们通过近似和替换来解决这个问题，并设计了一种基于遗传算法 (GA) 的方法来解决它。仿真结果表明，所提出的 MDCC 方案在小区核心和小区边缘区域的内容交付延迟方面都有助于提高性能。该问题是一个混合二进制整数线性规划 (BILP) 问题，它是 NP 难的。因此，我们通过近似和替换来解决这个问题，并设计了一种基于遗传算法 (GA) 的方法来解决它。仿真结果表明，所提出的 MDCC 方案在小区核心和小区边缘区域的内容交付延迟方面都有助于提高性能。