[发明专利]一种基于新鲜度的在线协作缓存方法

权利要求书

1.一种基于新鲜度的在线协作缓存方法，其特征在于：包括以下步骤：

S100：判断请求文件j是否缓存在直连小基站i中，若缓存在直连小基站i中，则转入S200；否则转入S300；

S200：判断请求文件的年龄是否满足新鲜度约束，若满足约束，则直连小基站i将该请求文件j传给用户，转入S400；否则直连小基站i从互联网更新请求文件j后再将更新后的文件传给用户，将更新后的请求文件的年龄重置为0，转入S400；

S300：根据每个关联小基站k的实际缓存情况分别计算得到直连小基站i向关联基站集合中的每个关联小基站请求文件时的成本，经比较得到最小成本和对应的关联小基站k′；判断与C₀的大小，其中，C₀表示直连小基站i缓存文件的总成本，若小于C₀，则关联小基站k′根据自身缓存情况向用户发送请求文件j，并转入S400；若不小于C₀，则由直连小基站i从互联网下载请求文件j后将文件传给用户，并转入S400；

S400：更新各个小基站的缓存状态，并根据请求之间的间隔时间对缓存文件的年龄状态进行更新；

S500：判断请求次数是否能整除请求周期TD，若能，则将每个小基站的缓存文件中请求次数少于μ次或者年龄大于新鲜度约束的文件进行剔除；否则获取下一个用户请求，执行S100；

其中，S100中的请求文件j的年龄表示物联网数据从产生至当前时刻为止的时长；所述新鲜度约束表示为：

式中，F_j表示请求文件j的生存周期，E_i,j表示缓存在直连小基站i中的请求文件j的年龄，F′_u,j表示用户u对请求文件j的新鲜度要求；S＝1表示该用户u对该请求文件j有新鲜度要求，S＝0表示该用户对该请求文件j没有新鲜度要求；

其中，S300中，g_i,j表示直连小基站i缓存文件j的缓存成本：g_i,j＝(1-M_i)*f_i,j*v_j，M_i表示直连小基站i的归一化用户数值，M_i∈[0 1]，v_j表示请求文件j的文件大小，f_i,j表示直连小基站i下载文件j时每单位文件大小所付的价格；表示直连小基站i向关联小基站k请求文件j时的单位下载成本，表示直连小基站i从互联网下载文件j时的单位下载成本；

所述S300中，所述的根据每个关联小基站的实际缓存情况分别计算得到直连小基站i向关联基站集合中的每个关联小基站请求文件时的下载成本，具体包括：

若关联小基站k缓存有请求文件j且该请求文件的年龄满足新鲜度约束时，则成本为：

式中，定义为关联小基站k的协作潜能，加权系数满足α+β+γ＝1；由对小基站k的所关联的用户数c(k)进行归一化处理得到；由小基站k和小基站i之间的距离d(k)进行归一化处理得到；由小基站k所服务的用户数m(k)进行归一化处理得到；

若关联小基站k缓存有请求文件j且该请求文件的年龄不满足新鲜度约束时，则成本为：

式中，表示直连小基站k从互联网更新文件j时的单位更新成本，v_j表示请求文件j的文件大小；

若关联小基站k未缓存请求文件j，成本为：

式中，g_k,j表示直连小基站k缓存文件j的缓存成本，表示直连小基站k从互联网下载文件j时的单位下载成本。

2.根据权利要求1所述的一种基于新鲜度的在线协作缓存方法，其特征在于：所述S300中，所述的关联小基站k′根据自身缓存情况向用户发送请求文件，具体包括：

若关联小基站k′缓存有请求文件j且该请求文件的年龄满足新鲜度约束时，则关联小基站k′将请求文件j传给直连小基站i，再由直连小基站i传给用户；

若关联小基站k′缓存有请求文件j且该请求文件的年龄不满足新鲜度约束时，则关联小基站k′向互联网请求更新请求文件j后再传给直连小基站i，由直连小基站i传给用户；

若关联小基站k′未缓存请求文件j时，关联小基站k′向互联网请求下载请求文件j后再传给直连小基站i，由直连小基站i传给用户。