D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法及装置，能减小文件内容的缓存失败率。方法包括：S1、基于智能终端的移动性和社交属性，对智能终端集群进行分簇；S2、根据待缓存文件内容的请求概率和智能终端的缓存能力，并利用对数障碍法确定所述待缓存文件内容的缓存概率；S3、根据所述智能终端集群的分簇结果及所述待缓存文件内容的缓存概率，将所述待缓存文件内容分配给所述智能终端集群。

Method and device for distributing file contents in D2D wireless cache network

The embodiment of the invention discloses a file content allocation method and device in a D2D wireless cache network, which can reduce the cache failure rate of the file content. The methods include: S1, mobility and social attributes based on intelligent terminal, cluster the intelligent terminal cluster; S2, according to the request probability of the content to be cached and the cache capability of the intelligent terminal, and use the logarithmic obstacle method to determine the cache probability of the content of the cached file; S3, cluster according to the intelligent terminal. The clustering result and the cache probability of the contents of the files to be cached distribute the contents of the files to the intelligent terminal cluster.

【技术实现步骤摘要】
D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法及装置
本专利技术实施例涉及移动通信领域，具体涉及一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法及装置。
技术介绍
随着智能手机、平板电脑等终端设备的迅速普及，移动数据流量喷泉似增长，传统蜂窝网络的承载能力与移动数据流量业务需求之间的平衡被打破。增加频谱资源、提高频谱利用率、提高空间复用率等传统增加蜂窝网络容量的技术因频谱资源稀缺、部署短距离基站价格昂贵等原因难以大规模实现。作为5G关键候选技术的D2D(Device-to-Device，指设备到设备)通信技术不需经过基站中转，支持设备间直接进行短距离通信，一定程度上可减轻基站负载，降低传输时延。以视频资源为代表的移动数据流量具有内容复用特性，即流行内容会在短时间被大量用户反复观看。利用终端缓存技术，将热门内容缓存在无限接近用户的地方，比如移动设备本身，使终端设备无需通过基站从核心网下载请求文件，从而降低蜂窝负载。D2D通信技术与终端缓存技术结合形成D2D无线缓存网络是实现流量本地化卸载的新方法。但由于D2D无线缓存网络中的缓存节点主要由手持移动终端组成，具有移动性及社会属性，这在一定程度上会影响缓存内容的分配，进而影响缓存命中率。针对于D2D缓存内容分配方案，现有的机制主要包括随机缓存机制和流行缓存机制，其中随机缓存机制将缓存内容等概率随机缓存在终端设备中，流行缓存策略则根据内容流行度进行选择性缓存。这两种分配机制皆未考虑终端的移动性和社会属性。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足和缺陷，本专利技术实施例提供一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法及装置。一方面，本专利技术实施例提出一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法，包括：S1、基于智能终端的移动性和社交属性，对智能终端集群进行分簇；S2、根据待缓存文件内容的请求概率和智能终端的缓存能力，并利用对数障碍法确定所述待缓存文件内容的缓存概率；S3、根据所述智能终端集群的分簇结果及所述待缓存文件内容的缓存概率，将所述待缓存文件内容分配给所述智能终端集群。另一方面，本专利技术实施例提出一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配装置，包括：分簇单元，用于基于智能终端的移动性和社交属性，对智能终端集群进行分簇；确定单元，用于根据待缓存文件内容的请求概率和智能终端的缓存能力，并利用对数障碍法确定所述待缓存文件内容的缓存概率；分配单元，用于根据所述智能终端集群的分簇结果及所述待缓存文件内容的缓存概率，将所述待缓存文件内容分配给所述智能终端集群。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器、总线及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；其中，所述处理器，存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法。本专利技术实施例提供的D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法及装置，首先在考虑智能终端的移动性和社交属性的基础上，对智能终端集群进行分簇，然后根据内容的请求概率、终端设备的缓存能力利用对数障碍法确定待缓存内容的缓存概率，最后根据分簇结果及内容的缓存概率进行分配，以此来减小内容的缓存失败率。附图说明图1为本专利技术D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法一实施例的流程示意图；图2为本专利技术D2D无线缓存网络中的文件内容分配装置一实施例的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术实施例保护的范围。参看图1，本实施例公开一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法，包括：S1、基于智能终端的移动性和社交属性，对智能终端集群进行分簇；S2、根据待缓存文件内容的请求概率和智能终端的缓存能力，并利用对数障碍法确定所述待缓存文件内容的缓存概率；S3、根据所述智能终端集群的分簇结果及所述待缓存文件内容的缓存概率，将所述待缓存文件内容分配给所述智能终端集群。本专利技术实施例提供的D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法，首先在考虑智能终端的移动性和社交属性的基础上，对智能终端集群进行分簇，然后根据内容的请求概率、终端设备的缓存能力利用对数障碍法确定待缓存内容的缓存概率，最后根据分簇结果及内容的缓存概率进行分配，以此来减小内容的缓存失败率。本专利技术是一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配机制，首先基于DBSCAN(Density-BasedSpatialClusteringofApplicationswithNoise，具有噪声的基于密度的聚类方法)分簇算法对终端设备进行分簇，然后利用原始分解法和对数障碍法计算具体簇中的内容缓存概率，最后根据分簇结果和缓存概率集合完成内容分配工作。详细实现如下所述：首先给出本文中涉及的基本定义：基站中存储的待缓存文件内容集F＝{f1,f2,f3…fm},m＝|F|，m为待缓存文件内容总数。每个文件的信息熵为sbit,移动终端可以在任意位置请求文件集中的文件。任意移动终端的缓存能力皆为Msbit，即缓存区中可以缓存M个文件。文件fi的索引i代表文件的流行度排名，i越小代表文件的流行度越高。定义文件的缓存概率集合Q＝{Qa}＝{Q1,Q2…}，其中a表示具体的分簇,a＝{1,2…}。针对具体某一个簇，移动终端设备服从密度为λa(设备数/m2)的泊松分布，定义簇文件的缓存概率集合Qa＝{qa1,qa2,qa3......qam}，qai为在簇a中文件fi的缓存概率，故在簇a中缓存有文件fi的移动终端服从密度为λaqi的泊松分布。定义文件fi的请求概率pi服从齐普夫(Zipf)分布，其中参数θ决定文件请求的关联度，θ越大代表更多的请求集中在更少的文件中。定义请求终端设备获取所需内容的途径为：(1)在对终端设备进行分簇之后，请求设备终端只能从所在簇中寻找请求内容；(2)针对单个分簇，请求设备终端优先从自身缓存区中寻找请求文件，若自身缓存区中没有所需文件，则从能进行D2D通信的邻近设备中寻找请求文件。设置容忍时间Ttolerate，若请求终端在容忍时间内最终无法从自身或者邻近设备中获取文件，则终端请求失败，请求终端向基站请求文件。对于某个分簇a中的任意移动终端，从自身缓存区中得到请求文件fi的概率为：Fself(a,i)＝piqai，在以请求设备为圆心，以D2D通信距离d为半径的圆内，从邻近设备中得到请求文件fi的概率为：其中，为在以任意请求文件fi的请求设备为圆心，以D2D通信距离d为半径的区域通信圆内，簇a中存在n个缓存有文件fi的移动终端的概率。定义文件的缓存失败率为：s.t0≤qi≤1,i∈{1,2,3......m}在前文定义的基础上，所述S1，可以包括：对预设的容忍时间段进行时隙划分，得到n个时隙，针对单个时隙，基于预设的最小邻域点数及邻域半径，对所述智能终端集群进行DBSCAN分簇；计算所述n个时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法，其特征在于，包括：S1、基于智能终端的移动性和社交属性，对智能终端集群进行分簇；S2、根据待缓存文件内容的请求概率和智能终端的缓存能力，并利用对数障碍法确定所述待缓存文件内容的缓存概率；S3、根据所述智能终端集群的分簇结果及所述待缓存文件内容的缓存概率，将所述待缓存文件内容分配给所述智能终端集群。

【技术特征摘要】
1.一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配方法，其特征在于，包括：S1、基于智能终端的移动性和社交属性，对智能终端集群进行分簇；S2、根据待缓存文件内容的请求概率和智能终端的缓存能力，并利用对数障碍法确定所述待缓存文件内容的缓存概率；S3、根据所述智能终端集群的分簇结果及所述待缓存文件内容的缓存概率，将所述待缓存文件内容分配给所述智能终端集群。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1，包括：对预设的容忍时间段进行时隙划分，得到n个时隙，针对单个时隙，基于预设的最小邻域点数及邻域半径，对所述智能终端集群进行DBSCAN分簇；计算所述n个时隙中，任意两个终端的同簇次数，根据所述同簇次数及预设的同簇次数阈值，确定所述智能终端集群的最终分簇结果。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S2，包括：计算待缓存文件内容fi的请求概率pi，计算公式为其中，i∈{1,2,3…,m}，m为待缓存文件内容的数量，θ为待缓存文件内容请求的关联度参数；针对每一个簇a，利用原始分解法将目标函数进行分解，得到目标分解函数其中，qai为在簇a中待缓存文件内容fi的缓存概率，d为D2D通信距离，λa为簇a的簇设备密度，M为智能终端缓存区中可以缓存的文件数量；利用近似障碍函数和对数障碍法将所述目标分解函数转化成近似目标分解函数ta1和ta2为设置的近似障碍函数参数；利用Netown法求解所述近似目标分解函数，并将每次求解的结果与所述近似目标分解函数的极小值进行比较，在求解的结果与所述近似目标分解函数的极小值的差值的绝对值小于预设的精度时，确定求解的结果对应的所述待缓存文件内容的缓存概率为所要求的结果。4.一种D2D无线缓存网络中的文件内容分配装置，其特征在于，包括：分簇单元，用于基于智能终端的移动性和社交属性，对智能终端集群进行分簇；确定单元，用于根据待缓存文件内容的请求概率和智能终端的缓存能力，并利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昕，李卓，陈莹，许婷婷，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11