一种蜂窝网络中的内容分发方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108521640A(43)申请公布日2018.09.11(21)申请号201810162587.4(22)申请日2018.02.27(71)申请人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路10号(72)发明人张天魁范红梅(74)专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人冀学军(51)Int.Cl.H04W4/70(2018.01)H04W24/06(2009.01)H04L29/08(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种蜂窝网络中的内容分发方法(57)摘要本发明公开了一种蜂窝网络中的内容分发方法，属于无线通信领域。首先建立仿真场景，每个用户和在它通信范围内的用户进行D2D通信，根据每个用户对每个内容的兴趣偏好，定义用户与用户之间的社会关系，计算用户之间的社会距离和用户对内容潜在的需求量；然后利用潜在需求量和社会距离，计算每个用户获取每个内容的成本，以所有用户的开销最小化为目标，确定作为缓存节点的用户集合。最后为每个缓存节点的缓存内容分配最合适的空间大小，根据最佳缓存节点的用户集合，每个蜂窝小区的基站为N个节点分配M内容。本发明有效减少了获取内容的成本，提升了整个网络的收益以及缓存节点的缓存命中率，降低内容获取时延、减小基站无线链路和回程链路开销。CN108521640ACN108521640A权利要求书1/3页1.一种蜂窝网络中的内容分发方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、建立基站和用户的仿真场景，每个用户和在它通信范围内的用户进行D2D通信，根据每个用户对每个内容的兴趣偏好，定义用户与用户之间的社会关系；定义用户n和用户n′之间的社会关系为：为偏好度，表示用户n对内容m的偏好程度；取值为用户在网络中获取内容的频次；n∈N；m∈M；M表示D2D蜂窝网络中准备缓存的内容总数；步骤二、利用用户与用户之间的社会关系计算用户之间的社会距离；针对用户n和用户n′，社会距离dnn′计算如下：d(n,n′)是用户n和用户n′之间的物理距离；步骤三、利用用户对内容的兴趣偏好，计算用户对内容潜在的需求量；用户n对内容m的潜在需求量wnm为：vm表示内容m的数据量大小；步骤四、利用用户对内容的潜在需求量和用户之间的社会距离，计算每个用户获取每个内容的成本；用户n缓存或访问内容m所花费的成本Cmn计算如下：xnm为用户n对内容m的缓存指示：当xnm＝1时，表示用户n缓存内容m，此时，用户n缓存内容m的缓存成本为αnm，获取内容m不会产生访问成本；当xnm＝0时，表示用户n没有缓存内容m，此时，用户n从距离自己最近的且缓存了内容m的其他用户中获取该内容；用户n获取内容m会产生访问成本步骤五、根据每个用户获取每个内容的成本，以所有用户的开销最小化为目标，确定作为缓存节点的用户集合；具体步骤如下：步骤501、根据每个用户对每个内容的缓存指示，构建开销最小化的目标函数；目标函数为：步骤502、将每个用户作为一个节点，初始化所有节点的集合V；步骤503、将所有零需求的节点从集合V中移除掉，判断是否如果是，进入步骤504；否则，节点没有内容需求，结束缓存节点的选择；步骤504、从集合V中选择内容需求量最大的节点并计算该节点的总内容需求量和总缓存成本2CN108521640A权利要求书2/3页节点的总内容需求量节点缓存内容的总缓存成本步骤505、计算所有在节点获取缓存内容且访问成本小于的节点集合步骤506、将节点标记为缓存节点，存入缓存节点的集合Vc中，并将节点和集合中的所有节点从集合V中移除；初始状态为空集；步骤507、返回步骤504，再次从集合V中选择内容需求量最大的节点进行迭代，直至缓存节点集合Vc中的节点p满足表明缓存节点全部选出，则迭代结束；步骤508、根据缓存节点集合Vc中的节点及其所需内容，确定在目标函数最小化的前提下得到最佳的缓存指示矩阵步骤六、确定作为缓存节点的用户后，在网络收益最大化的前提下，为每个缓存节点在自身移动终端上的缓存内容分配最合适的空间大小；步骤七、根据最佳缓存节点的用户集合和最佳缓存空间分配结果，每个蜂窝小区的基站为N个节点分配M内容；每个蜂窝小区的基站为N个节点利用D2D通信共享M内容，实现热点内容分发，减小基站的无线链路传输与回程链路开销。2.如权利要求1所述的一种蜂窝网络中的内容分发方法，其特征在于，所述的步骤四中，成本包括内容缓存在存储空间的缓存成本和内容传输所需带宽的访问成本。3.如权利要求1所述的一种蜂窝网络中的内容分发方法，其特征在于，所述的步骤六，具有步骤如下：步骤601、结合每个用户缓存每个内容的成本，以及每个用户对每个内容的收益，构建最大化网络收益的模型以及约束条件；最大化网络收益