[發明專利]一種D2D無線緩存方法

有效

• 申請號: 201810394414.5
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108737507B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 任品毅;劉景;杜清河;孫黎
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W4/70;G06F16/172;G06F17/11
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種D2D無線緩存方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：獲取內容流行度分布表達式：

假設用戶請求的文件來自一個擁有M個文件的文件庫M^lib；每個用戶按照Zipf分布獨立從文件庫中請求文件；排名越靠前的文件被請求的概率也越高；其中，排名在位置i的文件被請求的概率為

其中，γ表示Zipf分布的流行度常數；

步驟2：獲取優化模型

每個用戶均能自由選擇蜂窩通信模式和D2D通信模式進行通信，當用戶以D2D通信模式通信時，用戶最大通信半徑為R_D2D；且在最大D2D通信半徑的范圍內存在K個相鄰用戶，K服從密度為λ的泊松點過程；則用戶在以自身為中心，半徑為R_D2D的范圍內有k個用戶的概率為

假設每個用戶均能緩存M_d個文件，假設每個文件大小都為1；在R_D2D范圍內的用戶之間使用D2D通信技術進行文件傳輸，將這些用戶緩存的文件稱為虛擬緩存；用戶愿意向R_D2D范圍的其他用戶分享自身緩存文件的概率為ρ；將用戶能夠從虛擬緩存中獲取文件的概率稱為緩存命中概率，記為P_i^Hit；

用q_i表示用戶緩存排名在第i位的文件的概率，則

緩存命中概率P_i^Hit為用戶請求排名在第i位的文件且獲取文件的概率，表示為

將(1)式和(2)式代入(4)式中，得

每個用戶所處的位置都是隨機分布的，因此，每個用戶的緩存命中概率在平均意義上都相同；用戶在虛擬緩存中找到請求文件的概率為

通過確定文件的緩存概率q_i＝[q₁,q₂,…,q_M]，使得平均緩存命中率最大化；故優化模型表示為：

步驟3：提出優化算法

將文件庫M^lib中的文件分為兩個部分：流行度高的部分文件和流行度低的部分文件；在Zipf分布的緩存策略下，流行度高的文件緩存冗余，因此我們按比例縮小該部分緩存概率；流行度低的文件緩存命中概率低，因此我們按比例擴大該部分緩存概率；

即

式中：

α表示流行度高的文件緩存概率乘子

β表示流行度低的文件緩存概率乘子

M'——最后一個流行度高的文件對應排名

其中α和β滿足0≤α≤1，β≥1，且1≤M'≤M；

將(8)式代入(7)式中

此時，原優化模型轉化為

步驟4：解出最優值

通過對(9)式觀察可以發現，當滿足

時(9)式獲得最優解；

由(10)式得

將(11)代入(9)式中，得到等價問題：

首先，先保持M'不變，求出在M'時最優的α；再通過對M'在1到M之間遍歷，求出最優的M'值。

2.根據權利要求1所述的一種D2D無線緩存方法，其特征在于，步驟4中求出最優的M'值的具體步驟如下：

令

通過解方程得出方程的解α_M'；

再通過對M'在1到M之間遍歷，求出最優的α值α'；

同時通過(11)式求出最優的β值β'。

3.根據權利要求1所述的一種D2D無線緩存方法，其特征在于，步驟1中，當γ越大時，用戶的請求越集中在排名靠前的熱點文件。