[发明专利]一种基于缓存容量限制的内容存储方法

权利要求书

1.一种基于缓存容量限制的内容存储方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、针对某个单小区，建立用户与基站，用户与缓存服务设备CSD之间的通信系统；

CSD的分布服从强度为λ的泊松点过程；

步骤二、基站根据CSD的分布和当前网络中传输的内容，计算每个内容的缓存概率，并广播告知网络内的所有CSD，每个CSD根据缓存概率对内容进行缓存；

步骤三、针对某个用户，在特定时间广播发送请求内容，判断D2D通信的最大范围内是否存在CSD；如果存在，进入步骤四，否则，进入步骤六；

步骤四、各CSD判断自身的缓存容量中是否存在用户要请求的内容，如果存在，进入步骤五，否则，进入步骤六；

步骤五、距离用户最近的CSD将自身缓存的内容传输给用户；

步骤六、该用户直接向基站发送请求内容，通过基站获取该用户所需的内容。

2.如权利要求1所述的一种基于缓存容量限制的内容存储方法，其特征在于，步骤一中，所述的单小区包括一个基站和若干CSD，用户通过D2D通信从给定范围内的CSD获取所需的内容；或者用户直接通过基站获取所需内容；

D2D通信的最大范围为r，每个CSD的最大缓存空间容量为M。

3.如权利要求1所述的一种基于缓存容量限制的内容存储方法，其特征在于，所述的步骤二具体步骤如下：

步骤201、针对当前网络中传输的内容i，计算内容i被用户请求的概率g_i和D2D通信的最大范围内存在CSD的概率；

当前网络中的传输内容数量为K，集合为I＝{1,2,...i,...K}；

内容i被用户请求的概率g_i计算公式如下：

gi=1iθ×Σk=1K1kθ]]>

θ是Zipf分布的参数，Zipf分布是用户对不同内容的请求概率的建模；

用户周围通信的最大范围内存在m个CSD的概率为f_r(m)：

fr(m)=(πr2λ)mm!e-πλr2]]>

λ是泊松点过程的强度值；

步骤202、根据CSD存在的概率，计算当用户通信的最大范围不存在符合用户要求的CSD时，从基站获取内容的概率f_r^BS；

frBS=fr(0)=e-πλpir2]]>

p_i为内容i被CSD缓存的概率；

步骤203、计算用户通信的最大范围内存在符合要求的CSD时，从CSD获取内容的概率f_r^CSD；

frCSD=1-fr(0)=1-e-πλpir2;]]>

步骤204、分别计算用户从通信的最大范围内存在的、符合要求的CSD获取内容的收益以及用户从基站获取内容的收益

用户从通信范围内存在的、符合要求的CSD获取内容的收益计算如下：

α表示CSD收到单位大小的内容的收益；s_i表示内容i的大小；表示每个内容大小的集合，服从对数正态分布；αs_i表示来自CSD的收益；β表示从基站请求单位大小的内容所需的花费；βs_i是基站下行链路传输的花费；p_iβs_i表示由于缓存内容i节省下来的基站下行链路传输花费；表示单位大小的缓存空间需要的花费；表示由于缓存内容i节省下来的缓存花费；

用户从基站获取内容的收益

步骤205、根据从CSD获取内容的概率f_r^CSD和收益以及从基站获取内容的概率f_r^BS和收益计算传输内容i的整体收益U_i；

步骤206、针对K个内容，分别计算每个内容被用户请求的概率和每个内容的整体收益；

步骤207、对所有K个内容的被用户请求的概率和整体收益之积求和，并采用离散二分搜索算法优化最大值，得到K个缓存概率；

具体优化如下：

maxpi∈{p1,p2,...,pK}Σi∈IgiUi]]>

s.t.pi≥0pi≤1Σi∈Ipisi≤M]]>

其中，M为每个CSD的最大缓存空间容量；

步骤208、基站将K个内容的缓存概率广播给所有CSD；每个CSD根据缓存概率值缓存相关内容；

针对内容i，CSD缓存内容i的概率是p_i；放弃的概率是1-p_i。

4.如权利要求3所述的一种基于缓存容量限制的内容存储方法，其特征在于，步骤二中，所述内容i的缓存概率p_i，计算如下：

其中，ξ_i的值由p_i的值来决定，如下所示：

μ为对数指数分布均值；σ为对数指数分布标准差σ_i的集合；γ为拉格朗日函数系数γ_i的集合。