一种内容拓扑构建方法技术

技术编号:15706775 阅读:253 留言:0更新日期:2017-06-26 21:47
本发明专利技术属于无线通信技术领域,公开了一种内容拓扑构建方法,包括:基站统计每个移动节点的内容存储情况,并建立内容存储表;基站定位每个节点的位置并计算所有节点之间的距离,根据距离及路径损耗模型计算节点之间能否建立通信链路;基站根据内容流行分布及节点内容存储情况计算和移动节点相关的节点权重;定义节点之间的内容势,根据内容势计算节点之间的链路的权重;根据基站覆盖下的所有节点,节点中存储的内容,以及节点之间的链路构成内容拓扑。本发明专利技术能够很清晰地展现移动节点、内容和存储内容的节点三者之间的拓扑关系,并且能够明确揭示内容存储与内容传输之间的耦合关系,利于通过对内容拓扑的控制来保证内容传输成功率,提高存储效率。

Method for constructing content topology

The invention belongs to the technical field of wireless communication and discloses a method, the content of topology construction includes: a content storage base station statistics of each mobile node, and a content storage table; the base station positioning the position of each node and calculate all the distances between nodes according to the distance between the node and path loss model can establish a communication link; the base station node and mobile node weight related according to the epidemic distribution and node content storage; the content of potential between nodes is defined according to the weight, content of potential calculation of links between nodes; according to all node base station coverage, the content stored in the node, link and node between the contents of topology. The invention can topological relationship between nodes clearly show the mobile node, content and store the contents of the three, and can clearly reveal the coupling relationship between content storage and transmission of content, to the content by controlling the topology to ensure the content transmission success rate, improve storage efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种内容拓扑构建方法
本专利技术属于无线通信
,尤其涉及一种内容拓扑构建方法。
技术介绍
在移动网络边缘处缓存内容是一个充满发展潜力的无线通信技术,在网络边缘处缓存内容可以拉近内容与用户的距离,从而减少网络中的负载,缓解服务器的瓶颈效应。设备到设备(D2D)的通信技术近年来已经收到很大关注,主要是由于它的近域通信特性能够提供更好的吞吐速率,以及更好的能量效率。在设备节点中缓存用户需要的内容并且通过D2D技术来共享彼此存储的内容,可以在缓解网络负载的同时提高无线资源的利用率。在设备中存储内容时,本专利技术希望在不同的设备中存储不同的内容来提高内容在设备中的多样性,从而提高设备在本地获取内容的概率,减少流向网络的负载。但是内容的多样性必然导致用户之间更多的通信,所以需要激活更多的链路来支撑内容的共享带来的通信开销。这就可能导致同时激活多个通信链路,从而加重设备之间通信的干扰情况。为了应对这种情况,需要同时控制内容在设备中存储分布以及设备之间的激活链路,进而充分利用存储资源和链路资源。为了控制内容在设备中的存储与共享,研究者已经提出了一些方法,如LinZhang等作者在IEEETCOMM2016上发表的文章“EfficientSchedulingandPowerAllocationforD2D-assistedWirelessCachingNetworks”,以及JingjieJiang等作者在IEEEJSAC2016上发表的文章“MaximizedCellularTrafficOffloadingviaDevice-to-DeviceContentSharing”。LinZhang等的算法保证内容共享的高效性,但是没有考虑移动设备节点存储容量的差异性以及节点对内容需求的差异性,因此无法应用到实际的无线网络节点中去,因为实际节点的存储容量和对内容的需求都是不同的。JingjieJiang等的算法首先根据流行度进行内容存储,然后为节点匹配传输速率最大的节点进行内容传输,但是没有考虑内容存储与内容传输相互影响相互耦合的特点,也没有考虑同时激活传输链路时可能带来的干扰问题,这就会导致存储的内容没有合适的链路来传输,能够激活的链路因为两端节点没有内容的差异性而进行无效传输,从而影响内容共享的成功率。综上所述,现有技术存在的问题是:节点间内容共享的概率较低,网络中业务负载较大。主要原因是在进行内容存储的时候,没有考虑存储对无线链路的影响,没有有效解决内容存储与内容传输相互耦合的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术提供了一种内容拓扑构建方法。本专利技术是这样实现的,一种内容拓扑构建方法,所述内容拓扑构建方法包括以下步骤:步骤一,基站统计每个移动节点的内容存储情况,并建立内容存储表;步骤二,基站定位每个节点的位置并计算所有节点之间的距离,根据距离及路径损耗模型计算节点之间能否建立通信链路;步骤三,基站根据内容流行分布及节点内容存储情况计算和移动节点相关的节点权重;定义节点之间的内容势,根据内容势计算节点之间的链路的权重;步骤四,根据基站覆盖下的所有节点,节点中存储的内容,以及节点之间的链路构成内容拓扑。进一步,所述内容拓扑构建方法具体包括以下步骤:第一步,移动节点获取内容并存储后向基站发送存储内容的信息,基站根据收到的信息统计每个移动节点的内容存储情况,并为每一个节点建立内容存储表,该表中包含设备的ID序列号和每个节点存储内容的名称;第二步,基站收集每个节点的位置并计算任意两个节点u和i之间的欧式距离du,i,根据距离及路径损耗模型计算节点之间能否建立链路,能够建立链路的条件是其中,Pmax表示节点的最大发射功率,表示信道增益,α为路径损耗因子,N表示节点i处的噪声功率,Γ为接受信噪比门限值,根据接收机的灵敏度和误码率要求确定;第三步,基站根据内容流行分布及设备存储的内容计算和移动设备相关的节点权重;第四步,定义节点之间的内容势,根据内容势计算节点之间的链路的权重;第五步,根据基站覆盖下的所有节点,节点中存储的内容,以及节点之间的链路构成内容拓扑G=(U,E,WU,WE).其中,U表示节点的集合,E表示链路的集合,WU表示节点权重的集合,WE表示链路权重的集合。进一步,所述第三步具体包括:(1)基站通过内容服务商获取内容流行分布,流行分布表示节点对内容的喜好程度,代表节点请求内容的概率分布;节点u请求内容c的概率表示为Du,c,并可以用Zipf分布来刻画:其中Δu表示不同的用户对内容喜好的偏移度,根据不同用户喜欢的具体内容确定;σu表示用户对内容的喜好是集中还是分散,σu值较大表示用户请求集中在比较流行的少数内容上,反之请求比较分散;C表示用户集合。(2)节点的权重可以表示为wu=∑c∈Cxu,cDu,cSc;其中,xu,c表示节点u是否存储内容c,如果存储,则xu,c=1,否则xu,c=0;Sc表示内容的大小;节点的权重表示当节点有内容需求时从自己的存储中获取内容,从而节省流向基站的负载流量,这些节省的负载流量即为节点权重。进一步,所述第四步具体包括:(1)内容势:关于内容c从节点u到节点i的内容势可以表示为xu,c-xi,c;表示两个节点之间因为存储内容差异而产生的彼此分享内容的倾向,节点u到节点i的势大表示节点u有更强的能力为节点i分享内容,反之亦然;(2)根据内容势可以得到两个节点u和i之间链路的权重为:表示节点u到节点i分享内容倾向能够带来的流量节省,是对两个节点之间链路价值的评估。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述内容拓扑构建方法的设备到设备通信系统。本专利技术的优点及积极效果为:通过定义节点间存储内容的势,节点权重和链路权重来构建内容拓扑,清晰地表达内容存储,节点位置,以及节点间链路的分布三者之间的拓扑关系。构建的内容拓扑能够明确揭示内容存储与内容传输之间的耦合关系,即节点存储内容决定节点间链路传输内容的有效性,链路激活状态决定内容在节点上的存储分布。本专利技术中内容拓扑的构建能为联合内容存储与内容共享传输提供一种明确的优化建模方案,从而可以通过控制内容拓扑来解决内容存储与内容传输之间的耦合问题,达到充分利用存储资源和无线资源的目的。附图说明图1是本专利技术实施例提供的内容拓扑构建方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的适用的网络场景示意图。图3是本专利技术实施例提供的实施例的流程图。图4是本专利技术实施例提供的拓扑构建示例图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示,本专利技术实施例提供的内容拓扑构建方法包括以下步骤:S101:基站统计每个移动节点的内容存储情况,并建立内容存储表;S102:基站定位每个节点的位置并计算所有节点之间的距离,根据距离及路径损耗模型计算节点之间能否建立通信链路;S103:基站根据内容流行分布及节点内容存储情况计算和移动节点相关的节点权重;定义节点之间的内容势,根据内容势计算节点之间的链路的权重;S104:根据基站覆盖下的所有节点,节点中存储的内容,以及节点之间的链路构成内容拓扑。下面结合附图对本发本文档来自技高网
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一种内容拓扑构建方法

【技术保护点】
一种内容拓扑构建方法,其特征在于,所述内容拓扑构建方法包括以下步骤:步骤一,基站统计每个移动节点的内容存储情况,并建立内容存储表;步骤二,基站定位每个节点的位置并计算所有节点之间的距离,根据距离及路径损耗模型计算节点之间能否建立通信链路;步骤三,基站根据内容流行分布及节点内容存储情况计算和移动节点相关的节点权重;定义节点之间的内容势,根据内容势计算节点之间的链路的权重;步骤四,根据基站覆盖下的所有节点,节点中存储的内容,以及节点之间的链路构成内容拓扑。

【技术特征摘要】
1.一种内容拓扑构建方法,其特征在于,所述内容拓扑构建方法包括以下步骤:步骤一,基站统计每个移动节点的内容存储情况,并建立内容存储表;步骤二,基站定位每个节点的位置并计算所有节点之间的距离,根据距离及路径损耗模型计算节点之间能否建立通信链路;步骤三,基站根据内容流行分布及节点内容存储情况计算和移动节点相关的节点权重;定义节点之间的内容势,根据内容势计算节点之间的链路的权重;步骤四,根据基站覆盖下的所有节点,节点中存储的内容,以及节点之间的链路构成内容拓扑。2.如权利要求1所述的内容拓扑构建方法,其特征在于,所述内容拓扑构建方法具体包括以下步骤:第一步,移动节点获取内容并存储后向基站发送存储内容的信息,基站根据收到的信息统计每个移动节点的内容存储情况,并为每一个节点建立内容存储表,该表中包含设备的ID序列号和每个节点存储内容的名称;第二步,基站收集每个节点的位置并计算任意两个节点u和i之间的欧式距离du,i,根据距离及路径损耗模型计算节点之间能否建立链路,能够建立链路的条件是:其中,Pmax表示节点的最大发射功率,表示信道增益,α为路径损耗因子,N表示节点i处的噪声功率,Γ为接受信噪比门限值,根据接收机的灵敏度和误码率要求确定;第三步,基站根据内容流行分布及设备存储的内容计算和移动设备相关的节点权重;第四步,定义节点之间的内容势,根据内容势计算节点之间的链路的权重;第五步,根据基站覆盖下的所有节点,节点中存储的内容,以及节点之间的链路构成内容拓扑G=(U,E,WU,WE).其中,U表示节点的集合,E表示...

【专利技术属性】
技术研发人员:盛敏宋炯炯徐超王玺钧
申请(专利权)人:西安电子科技大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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