[发明专利]一种并行传输编码缓存的性能优化方案

权利要求书

1.一种并行传输编码缓存的性能优化方案，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、针对给定用户数K、数据库文件数N、服务器广播信道容量C_s、D2D网络信道容量C_u和各用户不同大小的缓存空间的编码缓存问题，使用总传输时长DT作为编码缓存方案的评价指标；定义文件分配参数l₁，其中，l₁∈[0，1]，表示每个文件被分配给服务器广播编码缓存模式和D2D网络内部编码缓存模式的分配策略，若l₁＝0，那么所有待传文件任务都由服务器广播编码缓存模式的分配策略进行传输；定义用户缓存空间分配参数m_s，表示用户用于服务器广播编码缓存模式分配的缓存空间，以此来表示各用户缓存空间如何划分给服务器广播编码缓存模式和D2D网络内部编码缓存模式的分配策略；

步骤2、根据D2D网络内部编码缓存模式和服务器广播编码缓存模式，并利用定义的文件分配参数l₁和用户缓存空间分配参数m_s，建立并行传输编码缓存实现方案，同时，将并行传输编码缓存实现方案建模为传输时长与文件分配参数l₁和用户缓存空间分配参数m_s有关的优化问题；解决此优化问题，便得到传输时长的最优解，并对应最优文件分配方案和最优用户缓存分配方案；

步骤3、根据建模得到的优化问题，使用基于粒子群算法和线性规划的算法进行优化；在粒子群算法的每次迭代中，监控此时的用户缓存分配参数m_s，若分配到D2D网络传输方式的用户缓存满足下界可达条件，则可直接得到D2D网络编码缓存的最优传输时长，若分配到D2D网络传输方式的用户缓存不满足下界可达条件，使用线性规划得到D2D网络编码缓存的最优传输时长；粒子群算法多次迭代后，实现对总传输时长DT的优化，其中DT在建模为优化问题时是优化问题的目标函数，在优化算法里是适应度。

2.根据权利要求1所述的并行传输编码缓存的性能优化方法，其特征在于，步骤2建模得到的与文件分配参数l₁和用户缓存空间分配参数m_s有关的优化问题描述如下：

并行传输编码缓存实现方案为：服务器向各用户传递信息，同时用户之间相互传递信息，分别被称为服务器广播编码缓存模式和D2D网络内部编码缓存模式；将服务器端的每个文件都按照固定的比例划分成两部分，定义文件分配参数l₁表示各文件由D2D网络内部编码缓存模式负责信息传输的比例大小；每个文件的l₁F比特为需要由D2D网络内部编码缓存模式完成的任务，而(1-l₁)F比特利用服务器广播编码缓存模式进行预缓存和传输；

当D2D网络内部编码缓存模式的传输时长T_u时，有：

当SMCC部分的传输时长T_s时，有：

最终总的传输时长DT为：

优化问题总结为：

DT

2≤|S|≤K-1

设定每个用户分配给服务器广播编码缓存模式策略的缓存空间大小相等，m＝[m₁,…,m_K]为各用户归一化后的缓存空间大小，设置m₁≤…≤m_K，则有m_s∈[0,m₁]；每个用户分配给D2D网络内部编码缓存模式策略的缓存空间向量为m^u＝[m₁-m_s,…,m_K-m_s]；

定义缓存向量a表示在缓存阶段，各文件预先缓存到终端用户的分配策略，缓存向量a中分量a_S表示了缓存在用户集合S中的每一个用户的子文件的大小，a_S∈[0,1]，1≤|S|≤K；

定义传输变量表示在传输阶段，用户j传递给中每一个用户的信息的大小，代表任意用户集合，A_[K]/j表示所有用户中排除用户j后的用户集合，v_j→{i}表示用户j发送给用户i的信息X_j→{i}的大小；

定义分配变量表示对于同时存在于用户集合S中的子文件，其大小由a_S表示，发送给不同用户集合时针对该子文件的分配策略，

为满足的用户集合；

在给定各用户缓存空间大小m＝(m₁,…,m_K)的基础上，总传输时长DT与文件分配参数l₁和用户缓存空间分配参数m_s有关，建模得到优化变量为文件分配参数l₁、用户缓存空间分配参数m_s，优化指标为传输时长的优化问题。