[发明专利]一种D2D无线缓存方法

摘要

本发明公开了一种D2D无线缓存方法，通过用户对当前流行的文件请求，获取文件流行度分布。根据文件的流行度分布设计无线缓存方案。该方案能在降低运算复杂度的前提下，以较小的性能损失为代价，有效提高D2D无线缓存的缓存命中概率。和传统的无线缓存技术相比，本方法能有效降低缓存的冗余、提高缓存命中概率，同时适用场景也更加广泛。

主权项

1.一种D2D无线缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取内容流行度分布表达式：假设用户请求的文件来自一个拥有M个文件的文件库Mlib；每个用户按照Zipf分布独立从文件库中请求文件；排名越靠前的文件被请求的概率也越高；其中，排名在位置i的文件被请求的概率为其中，γ表示Zipf分布的流行度常数；步骤2：获取优化模型每个用户均能自由选择蜂窝通信模式和D2D通信模式进行通信，当用户以D2D通信模式通信时，用户最大通信半径为RD2D；且在最大D2D通信半径的范围内存在K个相邻用户，K服从密度为λ的泊松点过程；则用户在以自身为中心，半径为RD2D的范围内有k个用户的概率为假设每个用户均能缓存M_d个文件，假设每个文件大小都为1；在R_D2D范围内的用户之间使用D2D通信技术进行文件传输，将这些用户缓存的文件称为虚拟缓存；用户愿意向R_D2D范围的其他用户分享自身缓存文件的概率为ρ；将用户能够从虚拟缓存中获取文件的概率称为缓存命中概率，记为用qi表示用户缓存排名在第i位的文件的概率，则用户请求排名在第i位的文件且获取文件的概率表示为将(1)式和(2)式代入(4)式中，得每个用户所处的位置都是随机分布的，因此，每个用户的缓存命中概率在平均意义上都相同；用户在虚拟缓存中找到请求文件的概率为通过确定文件的缓存概率qi＝[q1,q2,...,qM]，使得平均缓存命中率最大化；故优化模型表示为：步骤3：提出优化算法将文件库Mlib中的文件分为两个部分：流行度高的部分文件和流行度相对较低的部分文件；在Zipf分布的缓存策略下，流行度高的文件缓存冗余，因此我们按比例缩小该部分缓存概率；流行度较低的文件缓存命中概率低，因此我们按比例扩大该部分缓存概率；即式中：α表示流行度高的文件缓存概率乘子β表示流行度低的文件缓存概率乘子M'——最后一个流行度高的文件对用排名其中α和β满足0≤α≤1，β≥1，且1≤M'≤M；将(8)式代入(7)式中此时，原优化模型转化为步骤4：解出最优值通过对(9)式观察可以发现，当满足时(9)式获得最优解；由(10)式得将(11)代入(9)式中，得到等价问题：首先，先保持M'不变，求出在M'时最优的α；再通过对M'在1到M之间遍历，求出最优的M'值。