[發明專利]一種基于邊緣計算的多場景協作優化緩存方法

有效

• 申請號: 202310186493.1
• 申請日: 2023-03-02
• 公開（公告）號: CN115884094B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 趙涵;馬勇;劉玲蒙;邵詩韻;李興華;戴夢軒;劉馳;夏云霓;周新宇
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: H04W4/029
• 分類號: H04W4/029;H04W24/02;H04W28/14;G06F18/23213
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 黃亮亮

1.一種基于邊緣計算的多場景協作優化緩存方法，其特征在于，包括：

S10.從基站中獲取各區域內用戶的歷史軌跡信息、當前地理位置信息、歷史地理位置信息和歷史內容訪問記錄，所述歷史軌跡信息以時刻t劃分為歷史第一軌跡和歷史第二軌跡；

S20.對所述歷史第一軌跡使用卡爾曼濾波預測模型得到第一預測軌跡，計算所述第一預測軌跡與歷史第二軌跡中各軌跡點的距離，取所述距離最小的軌跡點作為用戶的第二預測軌跡；

S30.使用FCM算法分別對各區域內的用戶進行聚類，得到用戶類簇，為所述用戶類簇選擇用戶類簇適配資源集合；

S40.為所述用戶類簇適配資源集合選擇基站；

S50.制定用戶請求資源策略以及用戶請求過載時的基站處理策略；

所述時刻t為大于或等于1的正整數；

所述S30，包括：

S31.獲取T時段內所述用戶類簇的歷史內容訪問記錄，所述T時段劃分為n個時隙記為{t₀,t₁,...,t_n}，計算用戶類簇在t_m時隙內的內容適配度，計算公式如下：

；

其中，k表示用戶類簇訪問的內容種類，表示在t_m時隙內用戶類簇對訪問內容的請求次數，f_k(t_m)表示在t_m時隙內用戶類簇的訪問內容；

S32.計算所述內容適配度得到用戶類簇在{t₀,t₁,...,t_m}時隙內的內容適配度集合，將所述內容適配度集合輸入一次指數平滑預測模型得到用戶類簇在t_m+1時隙內的內容適配度預測值，根據所述t_m+1時隙內的內容適配度預測值得到用戶類簇在t_m+1時隙內對應的預測內容；

S33.計算內容特征適配度S_k，所述內容特征適配度表示用戶類簇在t_m+1時隙內的預測內容與用戶類簇在t_m時隙內的訪問內容的適配度，計算公式如下：

；

其中，θ_k為不同特征的權重，表示用戶類簇在t_m時隙的訪問內容的對應特征，表示用戶類簇在t_m+1時隙內的內容適配度預測值對應的預測內容的對應特征；

S34.根據所述內容特征適配度計算用戶類簇在t_m+1時隙預測內容的內容適配度，計算公式如下：

；

其中，N為用戶類簇的訪問內容數量總和，表示第i個內容特征適配度，表示第i個在t_m時隙內的內容適配度；

S35.根據所述用戶類簇在t_m+1時隙預測內容的內容適配度得到T時段預測內容適配度集合，所述預測內容適配度集合即為所述用戶類簇適配資源集合；

所述S40，包括：

S41.將所述用戶類簇適配資源集合按照預測內容適配度降序排序；

S42.判斷所述用戶類簇適配資源集合的資源容量總和是否小于或等于最優基站的容量，若是，將所述用戶類簇適配資源集合緩存在最優基站上；若否，將所述用戶類簇適配資源集合中的用戶類簇適配資源按照預測內容適配度從高到底的順序進行緩存，直至將最優基站的容量緩存滿，得到未緩存用戶類簇適配資源，轉S43；

S43.判斷所述未緩存用戶類簇適配資源的容量總和是否小于或等于區域內所有基站容量總和，若是，使用粒子群算法為所述未緩存用戶類簇適配資源選擇適配基站進行緩存；若否，使用粒子群算法為所述未緩存用戶類簇適配資源選擇適配基站進行緩存，直至將區域內所有基站容量緩存滿，得到剩余用戶類簇適配資源，轉S44；

S44.獲取用戶類簇中用戶的第二預測軌跡，為所述剩余用戶類簇適配資源設置次級緩存；

所述最優基站表示距離用戶類簇中心最近的基站；

所述S43，包括：

考慮基站的成本因素、距離因素和負載因素，計算適應度值F_fit，根據所述適應度值使用粒子群算法選擇最優基站，所述適應度值F_fit的計算公式如下：

；

其中，MinO_cost表示最小成本，MinO_dis表示最小距離，MinO_load表示最小負載，μ₁表示成本權重，μ₂表示距離權重，μ₃表示負載權重，且μ₁+μ₂+μ₃=1；

所述S44，包括：

獲取用戶類簇中用戶的第二預測軌跡，提前將用戶類簇適配資源集合緩存在區域內的基站上，判斷所述剩余用戶類簇適配資源是否小于或等于一個基站的容量大小，若是，選擇區域外最近的空閑基站作為次級緩存基站進行緩存；若否，選擇附近區域內空閑基站作為次級緩存基站進行緩存；

所述S50，包括：

S51.用戶發送資源請求，判斷本地設備是否存在適配資源集合，若是，直接在本地設備進行緩存；若否，轉S52；

S52.用戶向附近基站發送資源請求，判斷附近區域是否有基站對所述資源請求做出回應，若是，轉S53；若否，將所述資源請求發送給云端處理；

S53.判斷是否只有一個基站對所述資源請求做出回應，若是，選擇所述基站進行緩存；若否，計算對所述資源請求做出回應的基站的適應度值，選擇所述適應度值最低的基站進行緩存；

所述用戶請求過載時的基站處理策略，包括：

當一個基站收到的資源請求次數大于所述基站一次最多能處理的資源請求個數且時，將所述收到的資源請求復制到所述基站適應度值最小的基站上進行處理；當一個基站收到的資源請求次數大于所述基站一次最多能處理的資源請求個數且時,將所述收到的資源請求的一半內容遷移到所述基站適應度值最小的基站上進行處理，其中，f表示所述基站收到的請求內容種類個數，F為所述基站存在的內容種類總個數。

2.如權利要求1所述的一種基于邊緣計算的多場景協作優化緩存方法，其特征在于，所述S20，包括：

所述計算所述第一預測軌跡與歷史第二軌跡中各軌跡點的距離，計算公式如下：

；

其中，DIS表示第一預測軌跡與歷史第二軌跡中各軌跡點的距離，lon_t表示t時刻用戶歷史第二軌跡中軌跡點的經度，表示t時刻用戶第一預測軌跡中軌跡點的經度；lat_t表示t時刻用戶歷史第二軌跡中軌跡點的緯度；表示t時刻用戶第一預測軌跡中軌跡點的緯度。