[發明專利]面向不同用戶偏好的D2D隨機緩存布設方法

有效

• 申請號: 201810398295.0
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108566636B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 吳丹;龍彥汕;蔡躍明;張廣純;曲君躍;楊蓮新;王易達;郭繼斌
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04L29/08;H04W4/02;H04W4/06
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 衛麟

1.一種面向不同用戶偏好的D2D隨機緩存布設方法，其特征是：內容分發系統有F個待緩存的大小相同的內容W_f，f＝1,2,…,F，f為待緩存內容的序數，并由多個位置隨機分布的內容緩存用戶和多個位置隨機分布的內容請求用戶組成，其中，內容緩存用戶的位置服從密度為λ_s的均勻泊松點過程HPPP，內容緩存用戶最多緩存C_s個內容，此外，根據內容請求用戶對于相同內容的不同偏好將內容請求用戶劃分為M個具有不同用戶偏好的內容請求小組G_m，m為內容請求小組的序號且m＝1,2,…,M，各個內容請求小組G_m內的用戶位置服從密度為λ_m的HPPP，各小組的用戶偏好表示為R_m，R_m＝[R_m,1,R_m,2,…,R_m,f,…,R_m,F]，R_m,f為內容請求小組G_m對內容W_f的偏好程度，且滿足0≤R_m,f≤1及內容請求小組G_m內的所有內容請求用戶按照偏好程度R_m,f獨立地請求內容W_f，內容緩存用戶的內容緩存布設方法按以下步驟進行：

(1)系統中的內容緩存用戶在緩存內容之前，首先廣播告知所有內容請求用戶自己的地理位置；

(2)所有內容請求小組各自計算出使得自己小組局部效益達到最大值的緩存需求方案t_m，t_m＝[t_m,1,t_m,2,…,t_m,f,…,t_m,F]，并隨后向內容緩存用戶發送該需求方案，其中，t_m,f是第m個內容請求小組G_m要求為其緩存內容W_f的內容緩存用戶個數占所有緩存用戶個數的比值；

(3)內容緩存用戶根據自己的緩存容量大小C_s以及接收到的所有緩存需求總數，制定向內容請求用戶征收的單位緩存價格χ≥0，如果緩存需求總數大于緩存容量，則提高單位緩存價格χ，反之則降低單位緩存價格χ，并廣播該提高或降低后的單位緩存價格χ；

(4)各個內容請求小組根據接收到的當前的單位緩存價格以及當前狀態下所有其他內容請求小組發送的內容緩存需求，重新計算緩存需求方案并發送給內容緩存用戶；

(5)重復第(3)和第(4)步驟，直至內容緩存用戶接收到的緩存需求總數與其緩存容量大小相同，并將此時的內容請求用戶的緩存需求作為最優緩存需求方案，內容緩存用戶按照內容請求用戶的最優緩存需求形成最優緩存布設方案S＝[S₁,S₂,…,S_f,…,S_F]，進行內容緩存并廣播告知內容請求小組內容緩存布設完成，其中，表示緩存內容W_f的內容緩存用戶個數占所有內容緩存用戶數目的比值。

2.根據權利要求1所述的面向不同用戶偏好的D2D隨機緩存布設方法，其特征是：

在最優緩存布設方案S＝[S₁,S₂,…,S_f,…,S_F]中，每個內容緩存用戶以緩存概率S_f獨立地對內容W_f進行緩存并滿足以及緩存內容W_f的內容緩存用戶位置服從密度為λ_s,f＝λ_sS_f的HPPP。

3.根據權利要求1或2所述的面向不同用戶偏好的D2D隨機緩存布設方法，其特征是：采用斯塔克爾伯格博弈獲取內容請求小組的最優緩存需求方案，具體步驟為：

a.初始化g＝1，g為控制內容緩存用戶進行單位緩存價格更新的迭代次數；初始化單位緩存價格χ⁽¹⁾≥0、價格更新步長ε為足夠小的正實數；

b.確定當前單位緩存價格χ^(g)下的各個內容請求小組達到的最佳緩存需求方案具體步驟為：

b-1：初始化：令k＝1，k是記錄所有內容請求小組序列更新方案的迭代次數，內容請求小組的緩存需求的初始方案是

b-2：按照從第1個內容請求小組G₁到第M個內容請求小組G_M的順序，依次執行步驟b-3；

b-3：對于任意m∈{1,…,M}，第m個內容請求小組G_m根據當前單位緩存價格χ^(g)＞0和其他內容請求小組的當前緩存需求方案更新自己的緩存需求方案

其中，表示第1個內容請求小組G₁在當前單位緩存價格χ^(g)時的第k次迭代后的緩存需求方案，表示第m+1個內容請求小組G_m+1在當前單位緩存價格χ^(g)時的第k-1次迭代后的緩存需求方案，表示第n且1≤n≤m-1個內容請求小組G_n在當前單位緩存價格χ^(g)時的第k次迭代后的對內容W_f的緩存需求，表示第n′且m+1≤n′≤M個內容請求小組G_n′在當前單位緩存價格χ^(g)時的第k-1次迭代后的對內容W_f的緩存需求，以及其中ξ₁和ξ₂是不具有物理意義的，被積函數中變量z也不具有實際意義，λ_s是內容緩存用戶的分布密度，即單位面積內的內容緩存用戶的平均個數，λ_m是第m個內容請求小組G_m中內容請求用戶的分布密度，R_m,f為內容請求小組G_m對內容W_f的偏好程度，α為路徑損耗因子，δ為內容請求用戶成功譯碼的信干比門限，表示最佳響應函數，根據公式(1)可以得到第m個內容請求小組G_m在第k次迭代中得到的緩存需求方案

b-4：當第k次迭代與第k-1次迭代的結果相等，即時，認為所有內容請求小組的緩存需求方案達到均衡狀態，此時的緩存需求方案為當前單位緩存價格χ^(g)下的各個內容請求小組達到的最佳緩存需求方案并繼續執行步驟c；否則，令k＝k+1并返回步驟b-1；

c.如果則執行否則，執行

d.如果g≥2并且則更新緩存價格變化步長，執行否則步長不變；

e.如果令g＝g+1并回到步驟b；否則，當前的χ^(g)為最優單位緩存代價，為最優單位緩存價格χ^(g)對應的內容請求小組的最優緩存需求方案。