[發明專利]一種基于D2D通信的緩存節點選擇方法有效

申請號：	201910183807.6	申請日：	2019-03-12
公開（公告）號：	CN109803245B	公開（公告）日：	2022-01-28
發明（設計）人：	朱琦;陶靜;朱洪波;楊龍祥	申請（專利權）人：	南京郵電大學
主分類號：	H04W4/70	分類號：	H04W4/70;H04W28/14
代理公司：	南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204	代理人：	向文
地址：	210003 江蘇***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于 d2d 通信緩存節點選擇方法
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【說明書】：

本發明公開了一種基于D2D通信的緩存節點選擇方法，首先統計每個用戶周圍滿足D2D通信距離的用戶集，然后計算每個用戶的判斷因子，選擇具有最大判斷因子的用戶作為緩存節點，將該節點與其周圍滿足D2D通信距離的用戶集去除后，對余下的用戶進行第二輪緩存節點的選擇，直到所有用戶都確定文件獲取方式后終止迭代。本發明將緩存技術與D2D通信技術相結合，在保證系統中所有用戶獲得自己所需文件的前提下，建立系統成本函數，對系統成本函數中用戶獲取文件的策略進行優化，從而實現了系統總成本最小化，具備極好的應用前景。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種基于D2D通信的緩存節點選擇方法。

背景技術

隨著智能設備的快速發展以及各式各樣多媒體應用的不斷涌現，移動用戶可以通過無線網絡享受到豐富多樣的服務體驗，然而與此同時也會引發巨大的流量。預計未來幾年對蜂窩網絡帶寬的需求將呈現指數級增長,而這無疑會給現有的無線網絡帶來沉重的負載，尤其會加重基站的負擔，甚至導致系統擁塞和性能下降。盡管通過廣泛架設基站可以減輕流量負擔，然而這種解決方案需要很大的成本，并且流量增長的速度遠比基站部署的速度快。因此，在不頻繁更新網絡的前提下，有效地減輕基站處的流量負荷是一項重要的任務。

將D2D通信技術和緩存技術相結合可以更好得改進系統性能和降低開銷。D2D通信可以不通過基站進行直接通信，從而極大地提高吞吐量和能量效率，減輕基站負擔，已經成為增強蜂窩網絡基礎設施能力的有效技術。此外通過建立D2D通信鏈路，在空間上距離較近的移動用戶之間可以進行內容共享。尤其是當相鄰設備恰好在本地緩存了其他用戶想要的消息，則可以不使用蜂窩系統的帶寬，直接通過D2D通信鏈路共享該消息。與此同時，這也表明將D2D通信技術與緩存技術相結合來幫助基站卸載蜂窩流量的關鍵問題是選擇系統中哪些用戶為緩存節點，能夠在滿足用戶需求內容的前提下降低系統總成本，而這一技術難點始終還沒有被攻破，所以，需要一個新的技術方案來解決這個問題。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，提供一種基于D2D通信的緩存節點選擇方法，其將緩存技術與D2D通信技術相結合，在保證系統中所有用戶獲得自己所需文件的前提下，建立系統成本函數，對系統成本函數中用戶獲取文件的策略進行優化，從而實現了系統總成本最小化。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供一種基于D2D通信的緩存節點選擇方法，包括如下步驟：

S1：用戶請求文件內容；

S2：構建以最小化系統總成本為目標的優化函數；

S3：統計每個用戶周圍滿足D2D通信距離的用戶集；

S4：計算每個用戶的判斷因子；

S5：找到N個用戶中具有最大判斷因子的用戶A，將該用戶放入緩存矩陣A，并將其周圍用戶放入矩陣B；

S6：用戶A確定為從基站獲取文件的緩存節點，其周圍滿足D2D通信距離的用戶從節點A通過D2D通信鏈路獲取文件，將確定獲取方式的用戶從總用戶中剔除；

S7：如果還有用戶沒有確定文件獲取方式，則繼續執行步驟S4-S5找到下一個緩存節點及周圍用戶；

S8：直到所有用戶確定文件獲取方式后結束循環，并計算此時的系統總成本。

進一步地，所述步驟S1中用戶請求文件內容的具體表示為：隨機分布著N個用戶，用戶可以根據自己的需求請求文件，設每個請求文件的大小都相同，則每個用戶在某時刻請求文件的個數表示為每個用戶在某個時刻請求的文件可以表示為F＝{f₁,f₂,f_i,L,f_N}，其中f_i表示第i個用戶請求的個文件。