[發(fā)明專利]一種D2D無線緩存方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810394414.5
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108737507B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任品毅;劉景;杜清河;孫黎
• 申請（專利權(quán)）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(quán)

本發(fā)明公開了一種D2D無線緩存方法，通過用戶對當前流行的文件請求，獲取文件流行度分布。根據(jù)文件的流行度分布設(shè)計無線緩存方案。該方案能在降低運算復(fù)雜度的前提下，以較小的性能損失為代價，有效提高D2D無線緩存的緩存命中概率。和傳統(tǒng)的無線緩存技術(shù)相比，本方法能有效降低緩存的冗余、提高緩存命中概率，同時適用場景也更加廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于D2D通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種D2D無線緩存方法。

背景技術(shù)

近年來，由于智能終端的快速普及，使用無線通信訪問移動互聯(lián)網(wǎng)的用戶人數(shù)越來越多，用戶的業(yè)務(wù)需求量也越來越大。在通信業(yè)務(wù)的高峰時段，基站需要服務(wù)大量終端用戶，容易出現(xiàn)延遲、終端等問題，降低用戶體驗。現(xiàn)有的方案都是想通過增加可用頻譜資源、提高頻譜利用效率來提高系統(tǒng)容量，解決存在的問題，并沒有關(guān)注數(shù)據(jù)流量的特征。

在思科公司對未來全球移動數(shù)據(jù)流量預(yù)測提到，到2021年，移動視頻業(yè)務(wù)將占總移動流量業(yè)務(wù)的78％。大量的通信資源被用于視頻業(yè)務(wù)傳輸。視頻文件本身具有一個重要特性：內(nèi)容復(fù)用性，即少數(shù)的熱點視頻會在一段時間內(nèi)被大量用戶多次觀看。此外，在一定的時間限度內(nèi)，這些熱點文件的受歡迎程度變化相對比較緩慢。此外，隨著存儲技術(shù)的進步，硬盤存儲容量飛速增長。現(xiàn)在，普通的機械硬盤容量早已達到了TB數(shù)量級，而其價格也只是幾百元。硬盤的存儲容量越來越大，讀寫性能越來越好，性價比越來越高。這給視頻緩存技術(shù)的發(fā)展提供了良好的契機。

此外，D2D通信技術(shù)的提出使得D2D終端緩存技術(shù)開始引起人們的關(guān)注。D2D終端緩存技術(shù)指的是，基站將受歡迎的流行文件提前緩存到用戶終端的存儲器中。用戶在請求文件傳輸時，可以先在自己的存儲器中尋找該文件。如果請求文件已經(jīng)被提前緩存到存儲器，用戶可以直接使用文件；如果該文件沒有被緩存到本地存儲器，而是緩存在周圍鄰近的終端存儲器中，用戶通過D2D通信技術(shù)請求存儲該文件的終端用戶傳輸該文件；如果在本地存儲器和周圍鄰近的終端存儲器都沒有存儲該文件，該用戶向基站或者服務(wù)器發(fā)出文件傳輸請求。

現(xiàn)有的D2D無線緩存策略主要存在實現(xiàn)復(fù)雜度高、緩存命中率低、文件緩存過度冗余且受限于特定場景等問題。同時并未考慮，終端在請求對方傳輸文件時，對方不愿提供服務(wù)的可能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種D2D無線緩存方法，以解決上述問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種D2D無線緩存方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取內(nèi)容流行度分布表達式：

假設(shè)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(shù)；

步驟2：獲取優(yōu)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(nèi)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(nèi)有k個用戶的概率為

假設(shè)每個用戶均能緩存M_d個文件，不失一般性，假設(shè)每個文件大小都為1；在R_D2D范圍內(nèi)的用戶之間使用D2D通信技術(shù)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；