[发明专利]一种车联网内容缓存决策优化方法

权利要求书

1.一种车联网内容缓存决策优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：运营商从设备集群中选择一部分物联网设备UE作为缓存节点CU并初始化网络；

S2：雾节点FN根据云服务中心的内容热度，在其内容数据库中初始化缓存内容，同时收集全局信道状态信息CSI与设备信息，初始化缓存策略；

S3：FN通过缓存策略向各缓存节点CU推送预测内容供其缓存；

S4：设备以广播方式向各个CU发送内容请求，若CU未返回相关内容，继而向FN发送请求，若FN未缓存相关内容，FN将从服务商获取相关内容；设备将获取内容的总时延，及所请求内容相关信息发送给FN；

S5：FN分析在时间内收到的内容请求相关信息，通过特征提取生成缓存认知回馈，FN通过该回馈预测下一时刻的请求内容，并推送给CUs；

S6：各CU计算内提供缓存服务所耗费的缓存成本，并反馈给FN；系统效用函数定义为其包括内容获取时延与缓存优化成本；通过优化策略最大化系统效用函数；H(t)为运营商的网络优化成本；D(t)为获取内容的平均时延；

在所述步骤S5中，定义缓存认知回馈CCF，位于FN的深度强化学习代理将依据缓存认知回馈对缓存策略进行优化；

缓存认知回馈由两部分组成：

1)设备认知回馈：设备所在位置、设备存储空间，网络状态以及历史请求数据；

2)内容认知回馈：内容大小、内容类型，以及内容被请求的频率；

在所述步骤S6中，RU获取内容的平均时延量化CU提供缓存服务消耗的通信与存储资源，求出运营商的网络优化成本最小化用户获取内容总时延，同时减少运营商付出的成本，系统优化效用函数定义为：

其中Υ(t)随系统状态改变，

2.根据权利要求1所述的一种车联网内容缓存决策优化方法，其特征在于：在所述步骤S1中，每个CU将上传其设备相关信息，CU会为设备簇提供其存储资源和通信资源，网络运营商支付一定费用以激励C＝UE参与内容缓存。

3.根据权利要求2所述的一种车联网内容缓存决策优化方法，其特征在于：在所述步骤S2和S3中，FN根据当前时隙服务商所提供内容的Zipf分布初始化其缓存数据库，最大化地存储高流行度的内容，并且初始化其缓存策略，然后推送数据库中流行度最高的内容给RU临近的CUs；CU收到FN推送的内容队列并初始化其缓存为缓存内容集随RU的请求信息更新，通过更赋感知能力的缓存实现内容服务时延的最小化。

4.根据权利要求1所述的一种车联网内容缓存决策优化方法，其特征在于：在所述步骤S4中，假设RU在当前时隙请求某个内容，并且该内容并未存储在其本地：

针对RU请求的内容，分为以下情况：

1)CU已缓存请求内容，将CU反馈给RU的内容表示为CU-feedback，用表示RU通过D2D链路从缓存节点CU获取内容的时延，获取内容总时延为

2)CU未缓存请求内容，FN已存储请求内容，将FN反馈给RU的内容表示为FN-feedback，用表示请求内容从FN传输到RU的时延，获取内容总时延为

3)CU和FN都未缓存请求内容，则该RU的请求被发送到云端的内容服务商CP，而CP将通过FN向RU传输该内容，定义内容服务商反馈给FN的内容为CP-feedback，用T^B表示内容通过回程链路从CP传输到FN的时延，获取内容总时延为