[发明专利]一种异构网络的空间协作缓存与优化方法

说明书

本发明公开了一种异构网络的空间协作缓存与优化方法，包括五大部分：确定内容组合在Edge server和Helper中缓存的概率、根据缓存概率导出目标函数、对目标函数进行子问题划分并求解子问题、求解Edge server和Helper缓存容量为1时的精确解、模型仿真。与常见的概率缓存策略不同，Edge server和Helper根据缓存概率独立地缓存内容。在此策略中，Helper缓存的内容受附近Edge server上缓存的内容的影响。可以有效减少Helper中的重复缓存，提高Helper中的缓存资源利用率并提高缓存网络的性能。

技术领域

本发明属于空间协作缓存与优化技术领域，特别涉及一种异构网络的空间协作缓存与优化方法。

背景技术

由于移动设备产生的移动数据流量不断增加，使用Edge server为用户提供缓存资源，可降低传输时延，并且释放减轻网络的负载。但是由于Edge server的缓存容量有限，就需要设计一种有效的内容放置策略合理的将内容存放在Edge server上，以此来提高data offloading ratio。现有的处理策略一般为Hybird存储策略和MPC(最受欢迎内容存储)策略。Hybrid存储策略在考虑Edge server上的存储内容时，采取的是将最受用户欢迎的内容(下载访问次数最多的内容)优先存放到Edge server上，而将最不受用户欢迎的内容存放到Helper上，以此来实现低延迟内容交付。但是如果在一个区域内，Edge server分布稀疏，就会导致多个用户同时访问同一个Edge server，这就会导致data offloadingratio降低。而MPC策略在考虑Edge server上的存储内容时，采取的是把用户下载访问次数最多的内容同时存放到Edge server和Helper中，容易导致空间的冗余存储，浪费存储空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异构网络的空间协作缓存与优化方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种异构网络的空间协作缓存与优化方法，包括以下步骤：

步骤1，确定内容组合m在Edge server和Helper中缓存的概率；Edge server和Helper的缓存容量分别表示为N_e和N_d，而Edge server和Helper的通信范围分别表示为R_e和R_d；从覆盖用户的Edge server和覆盖用户的Helper获取内容，如果用户获得其请求的内容，则称为命中；假设Edge server和Helper的位置分别遵循密度为λ_e和λ_d的泊松点过程(PPP)；Helper分为两种：被Edge server覆盖的Helper和未被Edge server覆盖的Helper；

步骤2，根据缓存概率导出目标函数，用H₁(m)表示用户从未被覆盖的Helper获取其请求的内容的概率；记H₂(m)为用户从被覆盖的Helper获取其请求的内容的概率；

步骤3，对目标函数进行子问题划分并求解子问题，通过优化Edge server上的内容组合的缓存概率，被覆盖的Helper和未被覆盖的Helper上的内容组合的缓存概率来最大化目标函数；

步骤4，求解Edge server和Helper缓存容量为1时的精确解；

步骤5，模型仿真。

进一步的，如果一个Helper被一个Edge server所覆盖，那么该Helper就不存储与它相邻最近的Edge server上所存储的内容；如果Helper没有被任何Edge server所覆盖，则它能够缓存任何内容；