【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及边缘缓存领域，特别是涉及一种基于信息年龄的缓存内容更新方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、边缘缓存是目前存在的一项很有前景的技术，通过在网络边缘侧部署具有存储和计算能力的中间节点，并预先存储常用数据在这些中间节点的方式，用户可以更快获取所需要的信息服务或者是计算服务。该技术可以极大降低原先网络操作和服务交付的时延，提高用户体验，特别是在一些内容需要频繁更新的场景。
2、高清地图(high definition map，hdm)是边缘缓存技术的一种典型应用场景，hdm可以有效的帮助自动驾驶的汽车进行路径规划，制定相关的驾驶决策。为了减少远程数据传输的文件响应延迟和传感器能耗，在网络边缘侧缓存hdm的动态层文件成为一种很有前景的解决方案。
3、hdm下动态层内容的信息年龄(age of information，aoi)是目前存在的一种被认为是很有效的量化动态内容新鲜度的指标，它被定义为从内容生成的时刻到用户接收内容的时刻所经历的时间长度。更低的aoi可以极大的提升信息的时效性，帮助程序更好的进行决策，进而改善用户的服务体验。
4、迄今为止与aoi相关的技术研究集中于两点：1)降低用户在接受到服务的这个时刻服务内容的aoi平均值/峰值；2)平衡信息传输过程中所产生的通信资源消耗以及服务内容新鲜度以提升用户的服务体验。
5、这两类研究方案分别使用了以下两种技术方案：1)数学最优化理论模型——使用数学公式推导得出一个局部最优解，并根据局部最优解进行网络资源的调度；2)机器学
6、这两种技术方案的特点如下：方法1)利用了数学模型以及最优化理论进行推导，得到相对应的缓存策略，但是对于道路、路况等已知信息的要求过高，同时适应性较差，需要采集足够多的环境和用户信息并针对性的做出决策；方法2)则通过现有技术的革新，利用机器学习的方法克服了方法1)中传统数学模型适应性差以及对已知信息要求过高的缺点，通过学习用户在历史的请求规律，可以针对性的对不同场景不同时间不同用户群体设置不同的策略决策，从而达到更好的服务结果。
7、方法2)所提及的机器学习方法对最优化理论模型方法加以改进，通过寻找最优状态更新策略或者优化通信传输策略这两种方式最小化aoi和相关内容的更新成本(如能耗、传输延迟等)，但是却分开考虑了状态更新策略和通信传输策略，导致传输资源分配不合理，无法满足用户对于信息时效性的需求以及造成通信传输资源开销大的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于信息年龄的缓存内容更新方法、系统、设备及介质，以解决传输资源分配不合理，无法满足用户对于信息时效性的需求以及造成通信传输资源开销大的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种基于信息年龄的缓存内容更新方法，包括：
4、根据车载用户发出hdm缓存内容请求的发出时间以及车载用户接收到hdm缓存内容的接收时间，确定hdm缓存内容的传输时延；
5、利用所述传输时延更新当前系统状态空间中的车载用户接收到hdm缓存内容的实时aoi，生成更新后的实时aoi；所述当前系统状态空间包括车载用户接收到hdm缓存内容的实时aoi以及车载用户对hdm缓存内容的aoi需求；所述实时aoi为上一系统状态空间中的实时aoi与所述aoi需求中较小的aoi；
6、根据所述更新后的实时aoi计算通信额外请求开销；
7、根据所述通信额外请求开销确定aoi开销；
8、根据所述通信额外请求开销以及所述aoi开销确定系统总开销；
9、根据所述系统总开销确定车载用户对hdm缓存内容请求的未来平均成本；
10、将所述未来平均成本转换为深度强化学习的回报函数，利用深度强化学习算法选择能够使得回报函数的奖励值最大的系统动作；所述系统动作为hdm缓存内容更新决策；当所述回报函数的奖励最大时，所述未来平均成本最小；
11、执行所述系统动作，更新所述当前系统状态空间；更新后的系统状态空间包括当前系统状态、所选择的系统动作、回报函数以及更新后的系统状态。
12、可选的，根据当前系统状态空间确定传输时延，之前还包括：
13、利用离散时隙系统场景将时间轴划分为多个相同长度的时间间隙；每个时间间隙对应一个决策纪元，所述决策纪元用时间步长表示；
14、基于在所述时间步长中接收到的hdm缓存内容请求，根据车载用户对hom缓存内容的aoi需求判断是否利用hdm缓存内容更新车载hdm内容。
15、可选的，根据所述更新后的实时aoi计算通信额外请求开销，具体包括：
16、利用公式其中，为通信额外请求开销，n为车载用户的序号，f为hdm缓存内容请求的序号；为更新后的实时aoi；αmax为mec服务器上缓存的hdm文件能够达到的最大系统aoi。
17、可选的，根据所述通信额外请求开销确定aoi开销，具体包括：
18、利用公式确定第n个车载用户请求的所有hdm缓存内容的平均aoi成本；其中，为平均aoi成本；f为hdm缓存内容请求的总数；uf(t)为刷新指标；
19、根据所述平均aoi成本，利用公式确定aoi开销；其中，δaoi(t)为aoi开销；n为车载用户总数；βn为调整系数；
20、可选的，根据所述通信额外请求开销以及所述aoi开销确定系统总开销，具体包括：
21、利用公式确定系统总开销；其中，ctot(t)为系统总开销；ωaoi为aoi平衡系数；ωl为额外请求开销平衡系数。
22、可选的，根据所述系统总开销确定车载用户对hdm缓存内容请求的未来平均成本，具体包括：
23、利用公式确定车载用户对hdm缓存内容请求的未来平均成本；其中，cave为未来平均成本；tmax为最大时长；t为时间步长。
24、一种基于信息年龄的缓存内容更新系统，包括：
25、传输时延确定模块，用于根据车载用户发出hdm缓存内容请求的发出时间以及车载用户接收到hdm缓存内容的接收时间，确定hdm缓存内容的传输时延；
26、实时aoi更新模块，用于利用所述传输时延更新当前系统状态空间中的车载用户接收到hdm缓存内容的实时aoi，生成更新后的实时aoi；所述当前系统状态空间包括车载用户接收到hdm缓存内容的实时aoi以及车载用户对hdm缓存内容的aoi需求；所述实时aoi为上一系统状态空间中的实时aoi与所述aoi需求中较小的aoi；
27、通信额外请求开销计算模块，用于根据所述更新后的实时aoi计算通信额外请求开销；
28、aoi开销确定模块，用于根据所述通信额外请求开销确定aoi开销；
29、系统总开销确定模块，用于根据所述通信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，根据当前系统状态空间确定传输时延，之前还包括：
3.根据权利要求1所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，根据所述更新后的实时AoI计算通信额外请求开销，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，根据所述通信额外请求开销确定AoI开销，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，根据所述通信额外请求开销以及所述AoI开销确定系统总开销，具体包括：
6.根据权利要求5所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，根据所述系统总开销确定车载用户对HDM缓存内容请求的未来平均成本，具体包括：
7.一种基于信息年龄的缓存内容更新系统，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行如权利要求1-
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，根据当前系统状态空间确定传输时延，之前还包括：
3.根据权利要求1所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，根据所述更新后的实时aoi计算通信额外请求开销，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，根据所述通信额外请求开销确定aoi开销，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于信息年龄的缓存内容更新方法，其特征在于，根据所述通信额外请求开销以及所述aoi开销确定系统总开销，具体包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟，彭轶华，刘琪，梁鹏，李昊儒，袁源，杨卓佳，马杰，张浩林，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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