[发明专利]一种车联网中集成感知、通信与缓存的内容分发方法

权利要求书

1.一种车联网中集成感知、通信与缓存的内容分发方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建异构车联网系统：

构建包括缓存有Q个待分发内容C＝{C₁,C₂,...,C_q,...,C_Q}的云服务器、导航卫星、K个由基站和无人机组成的边缘节点R＝{R₁,R₂,...,R_k,...,R_K}和I个车辆V＝{V₁,V₂,...,V_i,...,V_I}的异构车联网系统，其中，Q≥2，C_q表示第q个待分发内容，K≥2，R_k表示第k个边缘节点，I≥2，V_i表示第i个车辆；

(2)云服务器计算每两个待分发内容之间的相似度：

云服务器根据每个车辆V_i历史下载每个待分发内容C_q的时间和位置计算第q个内容C_q和第q'个内容C_q'的相似度sim(C_q,C_q')，并将个相似度组成内容信息列表，分发至每个边缘节点R_k，其中，q'∈[1,Q]，q'≠q；

(3)边缘节点R_k感知为车辆V_i推荐的内容

每个边缘节点R_k应车辆V_i发送的对每个待分发内容C_q的请求，根据云服务器分发的内容信息列表、车辆V_i的个人偏好及内容C_q的流行度计算每两个内容C_q与C_q'的关联度并根据为车辆V_i推荐的内容然后向V_i发送包含推荐内容的请求响应信息，其中：

其中，

(4)边缘节点R_k转发小组信息：

每个边缘节点R_k统计回复接受推荐内容的车辆的数量，并将其中驾驶路径和推荐内容均相同的车辆分为一组，得到一个或多个车辆编组，然后将每个小组包含的驾驶路径和推荐内容的信息转发给该小组驾驶路径上部署的最后一个边缘节点R_k'；

(5)边缘节点R_k'计算每个待分发内容C_q的总期望收益

(5a)边缘节点R_k'根据内容C_q的流行度计算C_q对R_k'期望效益

其中，表示边缘节点R_k'通信覆盖范围内的车辆数量，是边缘节点R_k'的通信覆盖半径，是每一个车道的车辆密度，是车道数，表示内容C_q的价格，是内容C_q的数据大小，且服从[x,y]上的均匀分布，x≥1，y≥1，表示边缘节点R_k'将内容C_q分发给车辆V_i的成本，是边缘节点R_k'的单位容量缓存成本，为边缘节点R_k'和车辆V_i之间的单位时间传输成本，表示云服务器和边缘节点R_k'之间的单位时间传输成本，分别表示边缘节点R_k'与车辆V_i之间的传输速率、云服务器与边缘节点R_k'之间的传输速率，是表示二进制变量，表示车辆V_i请求的内容C_q没有被边缘节点R_k'缓存，表示车辆V_i请求的内容C_q被边缘节点R_k'缓存；

(5b)边缘节点R_k'判断接受推荐服务的车辆编组是否下载内容C_q，若是，计算内容C_q带来的额外期望收益并执行步骤(5c)，否则执行步骤(5d)，其中：

其中，表示二进制变量，表示边缘节点R_k将请求内容C_q的小组信息转发给边缘节点R_k'，表示边缘节点R_k没有将请求内容C_q的小组信息转发给边缘节点R_k'；

(5c)边缘节点R_k'计算内容C_q的总期望收益

(5d)边缘节点R_k'计算内容C_q的总期望收益

(6)边缘节点R_k'获取车载内容分发结果：

(6a)边缘节点R_k'根据每个内容C_q的数据大小内容C_q的总期望效益R_k'的缓存容量建立用于最优化边缘节点R_k'的总缓存效益的背包问题：

其中，表示二进制变量，表示边缘节点R_k'缓存内容q，表示边缘节点R_k'不缓存内容q；

(6b)边缘节点R_k'建立其缓存容量为时存储前q个内容能得到的最大缓存效益Γ(q,f_k')的状态转移方程；

(6c)对状态转移方程进行求解，得到使边缘节点R_k'缓存效益最大的缓存策略并根据此缓存策略进行内容缓存，然后根据缓存的内容为每个车辆进行内容分发。