[发明专利]一种基于节点位移和LRU记录的缓存更新方法及网络

说明书

一种适用于移动网络的流行内容缓存更新方法、通讯装置及网络，根据网络中节点的位移情况，结合LRU缓存更新方法，对节点中缓存的流行内容进行部分更新。本申请所提供的缓存更新方法能够减少更新缓存所消耗的数据流量。针对移动网络中，不同区域内流行内容差异明显的特点，在进行缓存更新时将节点位移情况纳入考量。尤其，考虑到节点自身资源有限，本方法仅仅利用节点能够轻松获取的位置信息、接收到的内容请求、时间等信息，结合LRU记录，建立内容价值模型，实时更新缓存，能够在不产生额外的计算负荷的情况下，提高节点缓存中存储数据的有效性。

技术领域

本发明涉及内容缓存与分发技术，尤其，涉及一种适用于移动网络的缓存内容更新方法及网络。

背景技术

随着移动数据业务的迅速增长，出现了基于D2D(Device to Device，设备到设备)通信的内容缓存与分发技术。该技术的特点是，在集合内的各个节点中，缓存在该集合内普遍关注的流行内容，当该集合内的某个节点需要某一内容的时候，与其周围已缓存该内容的节点建立D2D链路，通过复用合法蜂窝用户的信道获取该内容。如此一来，与传统的内容下载方法相比具有如下优点：第一，不经过基站的转发，减少了信息的传输时延；第二，直传链路有更好的信道状况和更高的下载速率；第三，由于复用了合法蜂窝用户的信道，有更高的频谱利用率。

基于D2D通信的内容缓存与分发技术也有其应用上的局限性。首先，节点的缓存空间有限，因此，缓存内容的选择极其重要。如果所缓存的内容周围节点并不关注，那么该内容的缓存反而会造成网络资源的浪费。其次，缓存内容被关注的程度是随时间和节点位置不断变化的，也就是说，新的内容会不断的出现，旧的内容会逐渐变得不再受到关注；另一方面，在同一时刻，不同位置的用户群体所关注的内容也会有所差别；而且，移动节点具有个人偏好，使得其具有一定社会属性，缓存节点的移动会导致周围节点的网络拓扑发生变化。因此，缓存内容的及时准确更新，成为本领域的研究重点。

现有的研究主要集中在缓存内容的布设与选择上。而相较而言，关于缓存内容筛选方法的研究还很有限。其中，利用LRU(Least Recent Used)记录对缓存内容进行更新方法较为流行。LRU记录主要包括接收到的请求内容ID(identification)以及接收到各请求内容ID的时间。LRU中，这些数据的受关注程度可直接反应为内容最近一次的接收时间。1970年，在《IBM Systems Journal》上发表的论文Evaluation techniques for storagehierarchies中，提出了一种MIN算法。论文中证明了该算法被证明是最优的离线缓存更新算法。但是，由于在当今的移动网络中引入了D2D通信技术，这种情况下移动节点具有了个人偏好和社会属性，节点的移动性对缓存更新算法的最优性产生了很大的影响。由于网络中的移动节点时刻产生的移动行为，整个网络的拓扑也在时刻发生着变化，用户之前所收集到的关于流行内容的信息在移动之后的新的网络环境下参考价值有可能大为降低。(本发明中所考虑的用户移动性主要指用户位置的变化。)因此，在设计内容缓存更新方法时，将用户的移动性纳入考量显得尤为必要。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于节点位移和LRU记录的缓存更新方法、应用所述缓存更新方法的通信装置及移动网络。

所述缓存更新方法，包括以下步骤：

第一步，初始化：确定缓存更新周期为T，确定缓存更新位移阈值X，确定本节点缓存空间容量为S，并根据所述缓存空间容量S确定本节点LRU记录数目为M，确定缓存的价值阈值γ(用来判断缓存中的对应内容是否应该更新)，γ∈(0,1)；

第二步，接收内容下载请求，记录本节点当前位置坐标，计算并保存本节点当前位置与上一个位置之间的位移数据，合并本节点接收到的内容重复的所述下载请求，根据合并后的内容下载请求更新所述LRU记录，同时，比较本节点当前位移距离是否超出缓存更新位移阈值X，若超过则跳转至第四步，否则跳转至第三步；