[发明专利]一种并行传输编码缓存的性能优化方案

说明书

本发明公开了一种并行传输编码缓存背景下的性能优化方案。方案实施过程包括并行传输的编码缓存方案的确定、并行传输编码缓存优化问题的建模、优化算法的选取和实现。我们根据独立的服务器多播模型SMCC和设备对设备(D2D)传输模型D2DCC，确定了可并行传输的编码缓存模型，再将基于此模型的编码缓存问题建模为与文件分配策略、用户缓存空间分配策略有关的优化问题，优化目标为最小化传输时长，并应用基于粒子群算法和线性规划的优化算法解决此优化问题。这一并行编码缓存方案减少了传输时长，同时此优化算法减少了优化迭代次数，提高了算法性能。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种并行传输编码缓存的性能优化方案。

背景技术

在为了尽可能缓解网络传输压力而提出的编码缓存问题中，大多数工作都通过在预缓存阶段和传输阶段创造多播机会来减少通信延迟。目前的大多数研究主要关注基于服务器多播的模型或在其他网络结构中进行的编码缓存问题。其中，多个用户的组织类型、多个用户的缓存空间大小等都是网络模型中可以更改的因素。为了评价整个编码缓存通信系统的优劣，大多数工作都将通信延迟作为评价指标。

发明内容

本发明目的在于提供一种并行传输编码缓存的性能优化方案,考虑了基于服务器多播和基于D2D网络的两种不同传输方式，提出一种评价指标为传输时长的，针对并行传输编码缓存问题的性能优化算法，最终得到基于复杂网络模型的并行传输编码缓存方案以解决复杂网络模型中进行编码缓存的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种并行传输编码缓存的性能优化方案，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。

进一步的，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：