[发明专利]采用信源发布内容的请求率与动态性的移动边缘缓存放置方法

权利要求书

1.一种采用信源发布内容的请求率与动态性进行边缘缓存放置的方法，其特征在于步骤：

步骤一，初始化；

步骤101，定义信源属性；

在任意一个路边通信单元RSU的周围部署有S个信源节点，即信源节点集PS^BS＝{P₁,P₂,...,P_s,...,P_S}；

P₁表示属于路边通信单元的第一个信源节点；

P₂表示属于路边通信单元的第二个信源节点；

P_s表示属于路边通信单元的第s个信源节点；

P_S表示属于路边通信单元的最后一个信源节点；

所述信源节点集PS^BS＝{P₁,P₂,...,P_s,...,P_S}中的每一个信源节点只发布一种内容；即发布内容集

表示属于路边通信单元的第一个信源节点发布的内容；所述发布内容的内容条目大小记为所述发布内容的请求到达率记为所述发布内容的内容缓存版本记为所述发布内容的新版本内容产生速率记为

表示属于路边通信单元的第二个信源节点发布的内容；所述发布内容的内容条目大小记为所述发布内容的请求到达率记为所述发布内容的内容缓存版本记为所述发布内容的新版本内容产生速率记为

表示属于路边通信单元的第s个信源节点发布的内容；所述发布内容的内容条目大小记为所述发布内容的请求到达率记为所述发布内容的内容缓存版本记为所述发布内容的新版本内容产生速率记为

表示属于路边通信单元的最后一个信源节点发布的内容；所述发布内容的内容条目大小记为所述发布内容的请求到达率记为所述发布内容的内容缓存版本记为所述发布内容的新版本内容产生速率记为

路边通信单元RSU的任意一种发布内容的请求到达率记为内容缓存版本记为当表明路边通信单元RSU的当前缓存的发布内容仍然有效；否则，当表明内容已过时无效；

步骤102，定义用户属性；

移动用户随机发出请求内容REQ；移动用户收到路边通信单元RSU的任意一种发布内容后需向路边通信单元发送收到指令ACK，以此表明数据已接收无误；

步骤103，定义路边通信单元属性；

路边通信单元的缓存容量，记为w；路边通信单元的缓存最大容量，记为C；

路边通信单元RSU具有缓存能力，其缓存的是发布内容集然后按照先来先服务的方式服务于移动用户的请求内容REQ；执行步骤二；

步骤二，计算内容的缓存命中率；

步骤201，缓存命中率获取；

任意一种发布内容的缓存命中率，记为所述缓存命中率由公式(1)得到：

μ_M为缓存未命中服务速率；

μ_H为缓存命中服务速率；

为请求到达率；

为缓存命中率；

为新版本内容产生速率；

步骤202，缓存命中率排序序列获取；

计算发布内容集中各种发布内容的缓存命中率，然后采用从大至小对缓存命中率进行排序，由此得到缓存命中率的排序序列然后执行步骤三；

表示发布内容的缓存命中率；

表示发布内容的缓存命中率；

表示发布内容的缓存命中率；

表示发布内容的缓存命中率；

步骤三，缓存放置；

步骤301，回程链路减少的数据量的获取；

将发布内容集的缓存直接服务的数据量采用公式(2)表达：

其中：指示函数x_s∈{0,1},1≤s≤S；

σ_s是指发布内容被缓存后，单位时间内由路边通信单元RSU中缓存直接服务的数据量，即回程链路减少的数据量；而目标函数σ_目标即为最大化单位时间内由路边通信单元RSU中缓存直接服务的数据量；

步骤302，最大缓存有效率的获取；

所述公式(2)的问题为0或1的背包问题，使用动态规划方法求解；令Value_s,w表示在前s个信源节点发布的内容条目中缓存总大小不超过w的最大缓存有效率，其中1≤s≤S,1≤w≤C；动态规划的递推关系为公式(3)：

令Value_s-1,w表示在前s-1个信源节点发布的内容条目中缓存总大小不超过w的最大缓存有效率；

令表示在前s-1个信源节点发布的内容条目中缓存总大小不超过的最大缓存有效率；

步骤303，各个发布内容的缓存有效率的获取；

使用“填二维表”的方法求解该动态规划问题，得到发布内容的缓存有效率的数据Y，如公式(4)所述：

令Value_1,1表示在第一个信源节点发布的内容条目中缓存总大小不超过1的最大缓存有效率；

令Value_1,C表示在第一个信源节点发布的内容条目中缓存总大小不超过C的最大缓存有效率；

令Value_s,1表示在第s个信源节点发布的内容条目中缓存总大小不超过1的最大缓存有效率；

令Value_s,C表示在第s个信源节点发布的内容条目中缓存总大小不超过C的最大缓存有效率；

令Value_S,1表示在最后一个信源节点发布的内容条目中缓存总大小不超过1的最大缓存有效率；

令Value_S,C表示在最后一个信源节点发布的内容条目中缓存总大小不超过C的最大缓存有效率；

步骤304，各个发布内容的缓存有效率的获取；

根据数据Y得到当w＝C时最大的缓存有效率，进而得到有效缓存内容集合将所述中的内容缓存在路边通信单元中，并更新相应内容缓存版本的缓存状态，即置为1；执行步骤四；

表示第一个信源节点P₁发布的内容为有效缓存内容；

表示第二个信源节点P₂发布的内容为有效缓存内容；

表示任意一个信源节点P_s发布的内容为有效缓存内容；

表示最后一个信源节点P_S发布的内容为有效缓存内容；

步骤四，路边通信单元服务用户的请求；

移动用户发出的请求内容REQ到达路边通信单元RSU，所述路边通信单元RSU中维护着移动用户的请求队列其中1≤n,1≤s≤S，下角标n表示请求队列中请求内容REQ的排序标记号，表示当前请求队列中第n个请求内容REQ；

每个移动用户请求发布内容集中的任意一个发布内容

路边通信单元RSU中使用先来先服务的方式服务于移动用户的请求内容REQ；

步骤41，路边通信单元RSU的服务过程为：

步骤41A，判断是否缓存有发布内容；

当路边通信单元RSU开始服务于移动用户的任意一请求时，首先判断路边通信单元RSU中是否缓存有相应的发布内容若已缓存，执行步骤41C；否则，执行步骤41B；

步骤41B，未缓存发布内容；

若路边通信单元RSU中未缓存所述发布内容则从信源节点P_s处获取所述发布内容然后传送给移动用户；执行步骤42；

步骤41C，有缓存的发布内容；

若路边通信单元RSU中已缓存有所述发布内容进而判断当前缓存的内容是否有效；

有效，即指缓存内容没有过时，执行步骤41E；

无效，即指信源节点P_s监测到环境变化并产生新的内容版本，路边通信单元RSU已经将该内容的缓存状态设置为过时无效；执行步骤41D；

步骤41D，当前缓存内容过时则重新获取发布内容；

所述路边通信单元RSU中的当前缓存内容版本已过时无效，即则从信源节点P_s处获取新版本内容，即并完成一次版本刷新，即将置为1；然后将所述内容传送给移动用户；执行步骤42；

步骤41E，当前缓存内容有效，则执行服务；

所述路边通信单元RSU中的当前所述发布内容缓存内容版本有效，即其可以直接服务于移动用户；若在服务过程中，路边通信单元RSU收到所述发布内容的过时通告将置为0，表明所述发布内容过时无效；为保证移动用户收到所述发布内容的有效性，路边通信单元RSU执行步骤41D进行版本刷新，重新服务于移动用户；否则，执行步骤42；

步骤42，刷新缓存条目状态；

步骤42A，依据路边通信单元RSU收到移动用户发送的所述发布内容的收到指令ACK表明服务请求完成；

步骤42B，统计服务过程中路边通信单元RSU收到的所有发布内容集的过时通告NP，并更新相应内容的缓存状态，即将当前有效内容的缓存状态设置为无效，无效内容的缓存状态不改变。