[發明專利]無人機通信網絡用戶接入和內容緩存的方法及裝置

有效

• 申請號: 201910017565.3
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN110417847B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張天魁;陳超;許文俊;曾志民
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/24;H04W24/02;H04W52/02
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

本申請提供一種無人機通信網絡用戶接入和內容緩存的方法及裝置，該方法包括：隨機初始化用戶接入和緩存部署；根據初始化緩存部署算得當前緩存部署情況下最佳的用戶接入信息；算得當前用戶接入情況下最佳的緩存部署信息；算得的緩存部署信息作為新一輪迭代的輸入算得下一迭代周期最佳的用戶接入和緩存部署信息；重復迭代直至達到預設的迭代次數閾值，得到最終的最佳用戶接入和緩存部署信息；根據得到的最佳用戶接入和緩存部署信息算得最佳的回程鏈路帶寬分配信息，最終得到當前無人機通信網絡中最佳的接入和緩存方案。本發明能夠更降低無人機通信網絡中用戶的內容獲取時延。

技術領域

本申請涉及無人機通信技術的技術領域，尤其涉及一種無人機通信網絡用戶接入和內容緩存的方法及裝置。

背景技術

隨著移動互聯網與智能終端的迅猛發展，為無人機(unmanned aerial vehicle,UAV)的網絡通信控制帶來了極大的機遇，而對無人機控制過程中網絡環境的通暢性、靈活性等就顯得尤為重要。蜂窩網絡的容量壓力與流量擁塞的空前增大，尤其是在高度密集用戶分布的區域(如運動場等)，在傳統的蜂窩網中引入無人機能夠使用戶相對于地面基站能夠更近地接入，因此可靈活地實現擴容，降低用戶時延；同時，基于蜂窩移動網的無人機可通過地面基站接入核心網獲取數據內容。對于多個無人機的部署組成無人機網絡作為空中無線接入點，用戶可從多個無人機中選擇接入，但已有無人機網絡中的接入控制技術主要是基于最大信噪比接入。

另一方面，研究數據顯示，蜂窩網絡流量壓力主要來自視頻內容請求，尤其是高流行度內容分發占據了大部分互聯網下載流量。對于多個具有緩存功能的無人機以及地面基站組成的通信網絡，用戶可接入多個接入點，簡單的信噪比接入雖然能一定程度上提高覆蓋率，但是對于較多負載的地面基站盡管能提供較高的信噪比，但是因為有限的資源分配并不能保證較高的傳輸速率；同時，緩存技術的引入使無人機可本地提供內容，信噪比并不足以作為保證用戶服務質量的主要依據。用戶請求分布具有局部特征，基于歷史用戶請求分布表征的是較大范圍上、較長時間內的總體分布特征，并不能適應于變化的、局部的用戶接入分布以及由此產生的動態內容請求。

因此，如何提供一種使得用戶及時有效地獲取無人機中內容、提升無人機緩存效率的緩存方案是本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本申請的目的在于提供一種無人機通信網絡用戶接入和內容緩存的方法及裝置，解決現有技術中不能聯合用戶接入及緩存部署使得用戶及時有效地獲取內容、降低無人機能量消耗的技術問題。

為達到上述目的，本申請提供一種無人機通信網絡用戶接入和內容緩存的方法，包括：

在由多個配有高速緩存的無人組成的通信機網絡中，利用隨機的方式初始化用戶與無人機及地面基站之間的連接情況得到初始化用戶接入信息；利用隨機的方式初始化無人機和待緩存的內容之間的放置情況得到初始化緩存部署信息；

根據所述初始化緩存部署信息，利用交換匹配算法在所述初始化用戶接入信息基礎上得到當前緩存部署下的最佳用戶接入信息；根據得到的所述最佳用戶接入信息，再利用延遲接受算法得到當前用戶接入下的最佳緩存部署信息；將得到的所述最佳緩存部署信息作為新一輪迭代的輸入算得下一迭代周期中最佳的用戶接入信息和緩存部署信息；重復迭代直至達到預設的迭代次數閾值，得到最終用戶接入信息和最終緩存部署信息；

根據所述最終用戶接入信息和最終緩存部署信息，利用拉格朗日乘數法算得當前的最佳回程鏈路帶寬分配信息，展現當前無人機通信網絡中所述最終用戶接入信息、最終緩存部署信息和最終回程鏈路帶寬分配信息。

可選地，根據所述初始化緩存部署信息，利用交換匹配算法在所述初始化用戶接入信息上得到當前緩存部署下的最佳用戶接入信息，進一步為：