[發明專利]一種分層網絡體系結構中的協作緩存方法

在審

• 申請號: 202210185518.1
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114666843A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 趙海濤;趙越;夏文超;倪藝洋;王琴;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W28/14
• 分類號: H04W28/14;H04W4/44;H04W4/46;H04W4/06;H04L67/568;H04L67/5683;H04W40/32;H04L45/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陳月菊

本發明公開了一種分層網絡體系結構中的協作緩存方法，包括：構建核心服務器、宏基站以及各車輛之間的網絡邊緣緩存模型；將邊緣層中的節點按區域劃分為多個集群，每個集群節點數不超過閾值β；將一組流行文件集通過拉鏈分布建模，尋找不同的用戶對不同車輛節點中最流行的文件；通過使用編碼緩存，把內容分割為分離的編碼包，構建內容放置矩陣m；以最小化總能耗為優化目標，進一步優化內容放置矩陣m的具體值，制定內容放置策略。本發明旨在最小化能耗的情況下，選擇內容緩存節點，并對內容進行協作放置，具有更高的內容傳遞效率。

技術領域

本發明涉及車輛交通技術領域，具體而言涉及一種車聯網環境下分層網絡體系結構中的協作緩存方法。

背景技術

智能交通系統在當今社會發揮著至關重要的作用，大多數自動駕駛汽車用戶的興趣更加關注娛樂服務。用戶在互聯網上的請求出現了前所未有的增長，通常包括在不同的平臺上觀看和分享視頻、音頻和圖像。為了獲得更好的服務質量，無縫的內容交付顯得至關重要。然而，在高度動態的環境下，很難實現長期的車對車(V2V)和車對基礎設施(V2I)的連接。此外，路側單元(RSU)和基站(BS)等基礎設施組件的短傳輸范圍將為V2I通信提供低效的解決方案。由于范圍有限和高移動性，頻繁的連接丟失和連接重建將帶來大量的網絡流量開銷和內容檢索延遲。

在物聯網中，設備將連接到網絡，并將收集到的數據共享到云服務器。在云服務器上進行數據分析和處理后，用戶經常會請求有用的信息。不同的用戶可以在同一時間段內請求相同的內容，從而導致相同的數據內容的重復傳輸。這促使運營商重新考慮他們當前的網絡架構，并尋求更先進的技術，以低延遲和節能的方式使內容更接近最終用戶。移動邊緣計算/緩存在宏基站(MBS)覆蓋范圍內的設備，通過分層異構網絡架構，使內容緩存降低能耗。

然而，由于邊緣設備內存有限，以及車輛的高移動速度，在異構車輛網絡中多層邊緣緩存服務器(例如MBS和RSU)的交錯覆蓋范圍內，不同服務器之間的跨層協作可以提供無縫連接，以方便內容下載。

專利號為CN112839082A的發明中提及一種異構邊緣緩存分配方法、系統、介質及應用，在考慮內容緩存分配的同時也將功率分配問題考慮在內，為不同的內容分配不同的傳輸功率，以達到用戶體驗的最優化。但該專利不涉及編碼緩存的問題。

專利號為CN113543071A的發明中提及一種車聯網環境下異構節點協作邊緣緩存方法，旨在最小化車輛獲取總內容所需延遲、成本以及高命中率的情況下，對內容進行協作放置。但該發明采用的是噴泉碼。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種車聯網環境下分層網絡體系結構中的協作緩存方法，旨在最小化能耗的情況下，選擇內容緩存節點，并對內容進行協作放置，具有更高的內容傳遞效率。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明實施例提出了一種分層網絡體系結構中的協作緩存方法，所述協作緩存方法包括以下步驟：

S1，構建核心服務器、宏基站以及各車輛之間的網絡邊緣緩存模型，該網絡邊緣緩存模型設置在一個宏基站覆蓋范圍內，包含核心層和邊緣層的兩層典型的分層網絡體系結構；其中，將該宏基站和其所包含的每個車輛均視為其中一個緩存節點，邊緣層中的節點協作執行內容緩存；包括宏基站在內的核心層支持大帶寬和快速的數據包傳輸的同時，緩存邊緣層未緩存部分；

S2，將邊緣層中的節點按區域劃分為多個集群，每個集群節點數不超過閾值β；屬于一個特定集群的所有節點通過將緩存信息更新到其集群頭來協同執行緩存，節點閾值β與集群節點內的通信開銷相關；

S3，將一組流行文件集通過拉鏈分布建模，尋找不同的用戶對不同車輛節點中最流行的文件；