[發(fā)明專利]一種移動邊緣計算網(wǎng)絡下內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010932408.8
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112187872B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 李秀華;李輝;孫川;范琪琳;熊慶宇;文俊浩;毛玉星;李劍
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W28/14
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

1.一種移動邊緣計算網(wǎng)絡下內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立超密集移動邊緣計算系統(tǒng)；

2)獲取當前移動網(wǎng)絡中所有移動用戶、邊緣服務器的信息數(shù)據(jù)；

3)初始化時刻t＝0；初始化超密集移動邊緣計算系統(tǒng)的參數(shù)，令所有的邊緣服務器內(nèi)容緩存策略a＝0，移動用戶關聯(lián)策略b＝0；其中a＝0表示邊緣服務器不緩存內(nèi)容文件，b＝0表示邊緣服務器與移動用戶不關聯(lián)；

4)確定當前t時刻的內(nèi)容緩存策略a^t和用戶關聯(lián)策略b^t；

確定當前t時刻的內(nèi)容緩存策略a^t和用戶關聯(lián)策略b^t的步驟如下：

4.1)初始化當前t時刻的用戶關聯(lián)策略b^t；確定每個邊緣服務器服務范圍內(nèi)的移動用戶；將剩余最大服務用戶數(shù)的邊緣服務器與位于邊緣服務器服務范圍內(nèi)的移動用戶相關聯(lián)；將不在邊緣服務器服務范圍內(nèi)的移動用戶與宏基站相關聯(lián)；

4.2)移除每個微基站中過時的內(nèi)容文件；在觀測時間ε內(nèi)平均訪問次數(shù)小于微基站所有內(nèi)容文件訪問次數(shù)的內(nèi)容文件或者在σ時間內(nèi)沒有被用戶訪問的內(nèi)容文件為過時內(nèi)容文件；

4.3)計算第c個內(nèi)容文件與第m個微基站之間的適應度步驟為：

4.3.1)建立t時刻請求第c個內(nèi)容的移動用戶集合

4.3.2)遍歷移動集合中所有移動用戶，若第n個用戶在t-1時刻與第m個微基站相連，則利用公式(1)更新適應度否則，利用公式(2)更新適應度

適應度如下所示：

式中，表示的是第n個用戶在第m個微基站服務范圍內(nèi)請求第c個內(nèi)容文件的概率；表示的第c個內(nèi)容的流行度；|C|為內(nèi)容文件總數(shù)；流行度g_c滿足zip-f分布；α為zip-f分布的參數(shù)；表示的第n個用戶到達第m個基站的概率，滿足馬爾科夫移動過程；為狀態(tài)轉(zhuǎn)移向量；為馬爾科夫初始概率；ρ_e表示用戶通過宏基站從云服務器獲取每兆內(nèi)容的傳輸成本；ρ_d表示用戶從邊緣服務器中獲取每兆內(nèi)容的傳輸成本；為更新前的適應度，為更新后的適應度；d_c為下載第c個內(nèi)容文件的時間；p為概率權(quán)重；

4.4)選取適應度最大的內(nèi)容文件，并緩存到邊緣服務器中，直到邊緣服務器中的內(nèi)容大小總和超過邊緣服務器緩存；

5)修正當前t時刻的用戶關聯(lián)策略b^t；

6)計算超密集移動邊緣計算系統(tǒng)中總平均系統(tǒng)成本

7)判斷tT是否成立，若不成立，則令t＝t+1，返回步驟4)，若成立，則進入步驟8)；T為關聯(lián)周期；

8)選取令超密集移動邊緣計算系統(tǒng)中總平均系統(tǒng)成本達到最小的內(nèi)容緩存a和用戶關聯(lián)策略b為最優(yōu)內(nèi)容緩存a和最優(yōu)用戶關聯(lián)策略b。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動邊緣計算網(wǎng)絡下內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)優(yōu)化方法，其特征在于：所述超密集移動邊緣計算系統(tǒng)包括遠程云服務器、宏基站、M個不同密集部署的微基站、N個移動設備和C個內(nèi)容文件；其中，每個微基站均具有邊緣服務器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動邊緣計算網(wǎng)絡下內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)優(yōu)化方法，其特征在于：所述移動用戶和邊緣服務器的信息數(shù)據(jù)包括邊緣服務器的緩存大小D_m、邊緣服務器最大服務用戶數(shù)Z_m、內(nèi)容文件大小v_c、用戶的移動路徑矩陣X_N×T、用戶的內(nèi)容請求矩陣Y_N×T和狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣B_M×M；邊緣服務器序號m＝1,2，…，M；M為邊緣服務器總數(shù)；內(nèi)容文件序號c＝1,2，…，|C|；|C|為內(nèi)容文件總數(shù)；C為內(nèi)容文件集合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動邊緣計算網(wǎng)絡下內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)優(yōu)化方法，其特征在于：所述超密集移動邊緣計算系統(tǒng)參數(shù)包括觀測時間ε、最大容忍訪問間隔σ和內(nèi)容優(yōu)先級系數(shù)p。