[發明專利]一種基于節點位移和LFU記錄的緩存更新方法及網絡

有效

• 申請號: 201710157820.5
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106936914B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 李明
• 申請（專利權）人: 宿州學院
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于節點位移和LFU記錄的緩存更新方法及網絡。一種適用于移動網絡的流行內容緩存更新方法、通訊裝置及網絡，根據網絡中節點的位移情況，結合LFU緩存更新方法，對節點中緩存的流行內容進行部分更新。本申請所提供的緩存更新方法能夠減少更新緩存所消耗的數據流量。針對移動網絡中，不同區域內流行內容差異明顯的特點，在進行緩存更新時將節點位移情況納入考量。尤其，考慮到節點自身資源有限，本方法僅僅利用節點能夠輕松獲取的位置信息、接收到的內容請求、時間等信息，結合LFU記錄，建立內容價值模型，實時更新緩存，能夠在不產生額外的計算負荷的情況下，提高節點緩存中存儲數據的有效性。

技術領域

本發明涉及內容緩存與分發技術，尤其，涉及一種適用于移動網絡的緩存內容更新方法及網絡。

背景技術

隨著移動數據業務的迅速增長，出現了基于D2D(Device to Device，設備到設備)通信的內容緩存與分發技術。該技術的特點是，在集合內的各個節點中，緩存在該集合內普遍關注的流行內容，當該集合內的某個節點需要某一內容的時候，與其周圍已緩存該內容的節點建立D2D鏈路，通過復用合法蜂窩用戶的信道獲取該內容。如此一來，與傳統的內容下載方法相比具有如下優點：第一，不經過基站的轉發，減少了信息的傳輸時延；第二，直傳鏈路有更好的信道狀況和更高的下載速率；第三，由于復用了合法蜂窩用戶的信道，有更高的頻譜利用率。

基于D2D通信的內容緩存與分發技術也有其應用上的局限性。首先，節點的緩存空間有限，因此，緩存內容的選擇極其重要。如果所緩存的內容周圍節點并不關注，那么該內容的緩存反而會造成網絡資源的浪費。其次，緩存內容被關注的程度是隨時間和節點位置不斷變化的，也就是說，新的內容會不斷的出現，舊的內容會逐漸變得不再受到關注；另一方面，在同一時刻，不同位置的用戶群體所關注的內容也會有所差別；而且，移動節點具有個人偏好，使得其具有一定社會屬性，緩存節點的移動會導致周圍節點的網絡拓撲發生變化。因此，緩存內容的及時準確更新，成為本領域的研究重點。

現有的研究主要集中在緩存內容的布設與選擇上。而相較而言，關于緩存內容篩選方法的研究還很有限。其中，利用LFU(Least Frequency Used)記錄對緩存內容進行更新方法較為流行。LFU記錄主要包括接收到的請求的內容ID(identification)以及接收到各接收到的請求的內容ID(identification)的次數。LFU中，這些數據的受關注程度可直接反應為內容最近一次的接收時間。1970年，在《IBM Systems Journal》上發表的論文Evaluation techniques for storage hierarchies中，提出了一種MIN算法。論文中證明了該算法被證明是最優的離線緩存更新算法。但是，由于在當今的移動網絡中引入了D2D通信技術，這種情況下移動節點具有了個人偏好和社會屬性，節點的移動性對緩存更新算法的最優性產生了很大的影響。由于網絡中的移動節點時刻產生的移動行為，整個網絡的拓撲也在時刻發生著變化，用戶之前所收集到的關于流行內容的信息在移動之后的新的網絡環境下參考價值有可能大為降低。(本發明中所考慮的用戶移動性主要指用戶位置的變化。)因此，在設計內容緩存更新方法時，將用戶的移動性納入考量顯得尤為必要。

發明內容

為了解決現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于節點位移和LFU記錄的緩存更新方法、應用所述緩存更新方法的通信裝置及移動網絡。

所述緩存更新方法，包括以下步驟：

第一步，初始化：確定緩存更新頻率為K，確定緩存更新位移閾值X，確定本節點緩存空間容量為S，并根據所述緩存空間容量S確定本節點LFU記錄數目為M，確定緩存的價值閾值γ(用來判斷緩存中的對應內容是否應該更新)，γ∈(0,1)；