无线网络缓存策略的优化方法/系统、存储介质及设备技术方案

本发明专利技术提供一种无线网络缓存策略的优化方法/系统、存储介质及设备，方法包括：初始时刻在无线网络中建立用户集合和文件集合；在新用户加入到用户集合中后，利用偏好连接原则，选择若干文件进行连接，以获取当前时刻用户的需求度；或在新文件加入到文件集合中后，根据已存的用户的度分布，选择若干用户进行连接，以获取当前时刻文件的流行度；依据当前时刻用户的需求度，建立最优化问题；依据当前时刻文件的流行度，将文件集合分为不同类的文件子集，不同类的文件子集采用不同缓存方式，以解决最优化问题。本发明专利技术利用了无线网络中文件度的幂律分布，针对性设计出最优缓存存储策略，提高网络文件传输速率，并在一定情况下，使得网络可以无限扩展。

【技术实现步骤摘要】
无线网络缓存策略的优化方法/系统、存储介质及设备
本专利技术属于无线通信
，涉及一种优化方法和系统，特别是涉及一种无线网络缓存策略的优化方法/系统、存储介质及设备。
技术介绍
演进是无线网络中的普遍现象，主要表现在新的节点和新的内容的加入。在演进过程中，有一个特征是用户和文件是相互依赖，互相影响的关系。在这种关系下，网络规模不断增长和演进。在演进过程中，主要有以下两个特征：第一，网络中既有新的系节点的加入，也有新的文件加入，且二者相互影响；第二，用户对文件的喜好呈现幂律分布，文件的流行度也是幂律分布，即大多数用户都喜欢少数的一些文件。这两个特征为网络中的文件传输带来了新的挑战，也需要新的传输技术和策略。缓存技术已被广泛证明可以为无线网络传输带来巨大的通信增益，尤其是当文件流行度为幂律分布时。然后现阶段，缓存技术还未被应用到无线网络中。本专利针对带有社交层的无线网络中的文件传输需求和特点，提出利用缓存技术来提升文件传输增益，并针对具体的演进过程和缓存容量大小，设计出最优的缓存存储策略。仿真结果证明，本文算法可以显著提升无线网络传输性能。对现有的技术检索发现，SilvioLattanzi等在2009年的Proceedingsoftheforty-firstannualACMsymposiumonTheoryofcomputing上发表的AffiliationNetworks(附属网络)中描述了无线网络中用户和文件同时加入，相互影响，相互依赖，共同演进形成的网络模型，并指出这种网络模型用户需求度和文件流行度都是幂律分布。现有技术提出了将缓存技术应用于多跳无线网络中，并证明其可以最小化通信传输距离，由此带来巨大的通信增益，且指出原有的缓存分配算法认定用户对文件的需求是一致的，没有考虑用户需求不一致的情况，导致通信效率较低。因此，如何提供一种无线网络缓存策略的优化方法/系统、存储介质及设备，以解决现有技术未考虑用户对文件的需求不一致的情况，导致通信效率较低等缺陷，实已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种无线网络缓存策略的优化方法/系统、存储介质及设备，用于解决现有技术中未考虑用户对文件的需求不一致的情况，导致通信效率较低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种无线网络缓存策略的优化方法，包括：步骤一，初始时刻在所述无线网络中建立用户集合和文件集合，并在每一个时刻内，一新用户加入所述用户集合，或一新文件加入所述文件集合；步骤二，在新用户加入到所述用户集合中后，根据已存的文件的度分布，利用偏好连接原则，选择若干文件进行连接，以获取当前时刻用户的需求度；或在新文件加入到所述文件集合中后，根据已存的用户的度分布，利用偏好连接原则，选择若干用户进行连接，以获取当前时刻文件的流行度；步骤三，依据当前时刻用户的需求度，建立以无线网络的多跳传输效率为优化目标的最优化问题；步骤四，依据当前时刻文件的流行度，将所述文件集合分为不同类的文件子集，不同类的文件子集采用不同缓存方式，以解决所述最优化问题，获取最优化的文件缓存策略。于本专利技术的一实施例中，所述用户集合表示所述无线网络中的用户基于社交关系组成的多跳传输网络；所述文件集合表示用户与文件之间的关系；其中，每个用户与至少一个文件连接，每个文件与至少一个用户连接；文件与用户之间的连接关系表示该文件缓存于与其连接的用户中。于本专利技术的一实施例中，当前时刻若新用户以概率β加入到所述用户集合中后，新用户与Cu个文件建立连接；当前时刻若新文件以概率1-β加入到所述文件集合中后，新文件与Cf个用户建立连接；那么当前时刻用户的需求度当前时刻文件的流行度为1-C。于本专利技术的一实施例中，所述最优化问题需满足缓存约束条件；所述缓存约束条件包括：单个用户中存储的文件大小不能超过该用户的缓冲容量；每个用户的缓冲容量不能大于所述无线网络中所有文件的容量，并且所述无线网络的缓冲容量应至少存储一份所有文件。于本专利技术的一实施例中，将当前时刻用户的需求度及当前时刻文件的流行度通过非线式最优化进行求解，以获取三种不同类的文件子集；所述三种不同类的文件子集分别为第一类文件子集、第二类文件子集及第三类文件子集；所述第一类文件子集中文件的文件流行度包括在预定的第一流行度范围内；所述第二类文件子集中文件的文件流行度包括在预定的第二流行度范围内；所述第三类文件子集中文件的文件流行度包括在预定的第三流行度范围内。于本专利技术的一实施例中，所述不同类的文件子集采用不同缓存方式包括：所述第一类文件子集中的文件存储在每个用户的缓存中；所述第二类文件子集中的文件存储在所有用户中的一部分用户的缓冲中；所述第三类文件子集中的文件仅存储在一个用户的缓存中。于本专利技术的一实施例中，所述无线网络缓存策略的优化方法还包括：当前时刻结束，进入下一时刻时，返回步骤二，循环执行所述调整方法，以更新上一时刻的最优化的文件缓存策略。本专利技术另一方面提供一种无线网络缓存策略的优化系统，包括：集合建立模块，用于初始时刻在所述无线网络中建立用户集合和文件集合，并在每一个时刻内，一新用户加入所述用户集合，或一新文件加入所述文件集合；处理模块，用于在新用户加入到所述用户集合中后，根据已存的文件的度分布，利用偏好连接原则，选择若干文件进行连接，以获取当前时刻用户的需求度；或在新文件加入到所述文件集合中后，根据已存的用户的度稳步，利用偏好连接原则，选择若干用户进行连接，以获取当前时刻文件的流行度；并依据当前时刻用户的需求度，建立以无线网络的多跳传输效率为优化目标的最优化问题；依据当前时刻文件的流行度，将所述文件集合分为不同类的文件子集，不同类的文件子集采用不同缓存方式，以解决所述最优化问题，获取最优化的文件缓存策略。本专利技术又一方面提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述无线网络缓存策略的优化方法。本专利技术最后一方面提供一种设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述设备执行所述无线网络缓存策略的优化方法如上所述，本专利技术的无线网络缓存策略的优化方法/系统、存储介质及设备，具有以下有益效果：第一，本专利技术根据网络用户节点和文件流行度进行缓存存储算法设计，提高了缓存的利用率，进一步缩短了网络传输距离；第二，本专利技术在网络中用户和文件数目不断增加的情况下，根据用户需求和文件流行度的动态变化，可以改变缓存存储设计，提高算法的自适应能力；第三，本专利技术通过针对不同的缓存存储空间大小，提出相应的最优缓存空间分配算法，克服了传统多跳网络不能大规模扩展的缺陷。附图说明图1显示为本专利技术无线网络的结构示意图。图2显示为本专利技术的无线网络缓存策略的优化方法于一实施例中的流程示意图。图3显示为本专利技术的社交关系图。图4显示为本专利技术的二分图。图5显示为本专利技术的S22的实景示意图图6A显示为本专利技术的应用无线网络缓存策略的优化方法的性能图。图6B显示为本专利技术的应用无线网络缓存策略的优化方法的性能图。图7显示为本专利技术的无线网络缓存策略的优化系统于一实施例中的原理结构示意图。元件标号说明1无线网络11用户节点7无线网络缓存策略的优化系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线网络缓存策略的优化方法，其特征在于，包括：步骤一，初始时刻在所述无线网络中建立用户集合和文件集合，并在每一个时刻内，一新用户加入所述用户集合，或一新文件加入所述文件集合；步骤二，在新用户加入到所述用户集合中后，根据已存的文件的度分布，利用偏好连接原则，选择若干文件进行连接，以获取当前时刻用户的需求度；或在新文件加入到所述文件集合中后，根据已存的用户的度分布，利用偏好连接原则，选择若干用户进行连接，以获取当前时刻文件的流行度；步骤三，依据当前时刻用户的需求度，建立以无线网络的多跳传输效率为优化目标的最优化问题；步骤四，依据当前时刻文件的流行度，将所述文件集合分为不同类的文件子集，不同类的文件子集采用不同缓存方式，以解决所述最优化问题，获取最优化的文件缓存策略。

【技术特征摘要】
1.一种无线网络缓存策略的优化方法，其特征在于，包括：步骤一，初始时刻在所述无线网络中建立用户集合和文件集合，并在每一个时刻内，一新用户加入所述用户集合，或一新文件加入所述文件集合；步骤二，在新用户加入到所述用户集合中后，根据已存的文件的度分布，利用偏好连接原则，选择若干文件进行连接，以获取当前时刻用户的需求度；或在新文件加入到所述文件集合中后，根据已存的用户的度分布，利用偏好连接原则，选择若干用户进行连接，以获取当前时刻文件的流行度；步骤三，依据当前时刻用户的需求度，建立以无线网络的多跳传输效率为优化目标的最优化问题；步骤四，依据当前时刻文件的流行度，将所述文件集合分为不同类的文件子集，不同类的文件子集采用不同缓存方式，以解决所述最优化问题，获取最优化的文件缓存策略。2.根据权利要求1所述的无线网络传输速率的调整方法，其特征在于，所述用户集合表示所述无线网络中的用户基于社交关系组成的多跳传输网络；所述文件集合表示用户与文件之间的关系；其中，每个用户与至少一个文件连接，每个文件与至少一个用户连接；文件与用户之间的连接关系表示该文件缓存于与其连接的用户中。3.根据权利要求1所述的无线网络缓存策略的优化方法，其特征在于，当前时刻若新用户以概率β加入到所述用户集合中后，新用户与Cu个文件建立连接；当前时刻若新文件以概率1-β加入到所述文件集合中后，新文件与Cf个用户建立连接；那么当前时刻用户的需求度当前时刻文件的流行度为1-C。4.根据权利要求1所述的无线网络缓存策略的优化方法，其特征在于，所述最优化问题需满足缓存约束条件；所述缓存约束条件包括：单个用户中存储的文件大小不能超过该用户的缓冲容量；每个用户的缓冲容量不能大于所述无线网络中所有文件的容量，并且所述无线网络的缓冲容量应至少存储一份所有文件。5.根据权利要求1所述的无线网络缓存策略的优化方法，其特征在于，将当前时刻用户的需求度及当前时刻文件的流行度通过非线式最优化进行求解，以获取三种不同类的文件子集；所述三种不同类的文件子集分别为第一类文件...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦志达，甘小莺，傅洛伊，王新兵，杨亦诚，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海宽带技术及应用工程研究中心，
类型：发明
国别省市：上海,31