[发明专利]一种内容拓扑构建方法及系统

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种内容拓扑构建方法及系统，包括：基站统计每个移动节点的内容存储情况，并建立内容存储表；基站定位每个节点的位置并计算所有节点之间的距离，根据距离及路径损耗模型计算节点之间能否建立通信链路；基站根据内容流行分布及节点内容存储情况计算和移动节点相关的节点权重；定义节点之间的内容势，根据内容势计算节点之间的链路的权重；根据基站覆盖下的所有节点，节点中存储的内容，以及节点之间的链路构成内容拓扑。本发明能够很清晰地展现移动节点、内容和存储内容的节点三者之间的拓扑关系，并且能够明确揭示内容存储与内容传输之间的耦合关系，利于通过对内容拓扑的控制来保证内容传输成功率，提高存储效率。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种内容拓扑构建方法。

背景技术

在移动网络边缘处缓存内容是一个充满发展潜力的无线通信技术，在网络边缘处缓存内容可以拉近内容与用户的距离，从而减少网络中的负载，缓解服务器的瓶颈效应。设备到设备(D2D)的通信技术近年来已经收到很大关注，主要是由于它的近域通信特性能够提供更好的吞吐速率，以及更好的能量效率。在设备节点中缓存用户需要的内容并且通过D2D技术来共享彼此存储的内容，可以在缓解网络负载的同时提高无线资源的利用率。在设备中存储内容时，本发明希望在不同的设备中存储不同的内容来提高内容在设备中的多样性，从而提高设备在本地获取内容的概率，减少流向网络的负载。但是内容的多样性必然导致用户之间更多的通信，所以需要激活更多的链路来支撑内容的共享带来的通信开销。这就可能导致同时激活多个通信链路，从而加重设备之间通信的干扰情况。为了应对这种情况，需要同时控制内容在设备中存储分布以及设备之间的激活链路，进而充分利用存储资源和链路资源。为了控制内容在设备中的存储与共享，研究者已经提出了一些方法，如LinZhang等作者在IEEE TCOMM 2016上发表的文章“Efficient Scheduling and PowerAllocation for D2D-assisted Wireless Caching Networks”，以及Jingjie Jiang等作者在IEEE JSAC 2016上发表的文章“Maximized Cellular Traffic Offloading viaDevice-to-Device Content Sharing”。Lin Zhang等的算法保证内容共享的高效性，但是没有考虑移动设备节点存储容量的差异性以及节点对内容需求的差异性，因此无法应用到实际的无线网络节点中去，因为实际节点的存储容量和对内容的需求都是不同的。JingjieJiang等的算法首先根据流行度进行内容存储，然后为节点匹配传输速率最大的节点进行内容传输，但是没有考虑内容存储与内容传输相互影响相互耦合的特点，也没有考虑同时激活传输链路时可能带来的干扰问题，这就会导致存储的内容没有合适的链路来传输，能够激活的链路因为两端节点没有内容的差异性而进行无效传输，从而影响内容共享的成功率。

综上所述，现有技术存在的问题是：节点间内容共享的概率较低，网络中业务负载较大。主要原因是在进行内容存储的时候，没有考虑存储对无线链路的影响，没有有效解决内容存储与内容传输相互耦合的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种内容拓扑构建方法。

本发明是这样实现的，一种内容拓扑构建方法，所述内容拓扑构建方法包括以下步骤：

步骤一，基站统计每个移动节点的内容存储情况，并建立内容存储表；

步骤二，基站定位每个节点的位置并计算所有节点之间的距离，根据距离及路径损耗模型计算节点之间能否建立通信链路；

步骤三，基站根据内容流行分布及节点内容存储情况计算和移动节点相关的节点权重；定义节点之间的内容势，根据内容势计算节点之间的链路的权重；

步骤四，根据基站覆盖下的所有节点，节点中存储的内容，以及节点之间的链路构成内容拓扑。

进一步，所述内容拓扑构建方法具体包括以下步骤：