[发明专利]基于双边契约激励的D2D缓存内容共享方法

说明书

本发明提供一种基于双边契约激励的D2D缓存内容共享方法，包括：BUE向eNB请求数据包；eNB获取BUE和SUE的地理位置信息，以及SUE请求包的历史记录；eNB筛选出可为BUE服务的SUE集合；eNB拟定合同，并将合同集合广播给BUE和SUE；每个BUE和SUE选取合同，并反馈给eNB；eNB收到反馈信息后进行匹配，将匹配结果进行广播；若匹配失败，则结束；SUE按照合同共享数据包给BUE；eNB分别对BUE和SUE执行扣费和奖励，完成缓存内容的共享。本发明提供了一种基于双边契约激励的D2D缓存内容共享方法，充分考虑了BUE所需的数据包在传输速率上的差异性，以及数据包在多个BUE处时需要进行匹配的问题，可有效地激励SUE参与传输服务过程，使得BUE能够从SUE中获取所需数据。

技术领域

本发明涉及移动通信领域，更具体的，涉及一种基于双边契约激励的D2D 缓存内容共享方法。

背景技术

近年来，终端直通通信(Device-to-Device，D2D)由于可以让临近终端设备不通过基站(eNB)而直接建立通信，从而有减轻回传链路的负荷，有效-增加蜂窝网络容量，成为5G移动通信的关键技术之一。

随着移动数据流量的爆炸式增长，蜂窝网络的负荷量变得越来越大，为了减轻该负担，将内容缓存至无线网络边缘成为了一种新型的技术，这种方式提高频谱效率并减小无线网络系统的能量消耗[1]。其中，较常见的两种方式分别是缓存至eNB端和终端设备端(User Equipment，UE)，当缓存至UE端或需要借助 UE进行D2D通信完成数据流量卸载时，考虑到用户的自私属性，需要激励机制来激励UE参与缓存。目前常见的激励方式有线性计价、拍卖激励、博弈激励、契约激励等方式。其中契约激励广泛应用于雇主和雇员之间，存在信息不对称的情况[2]，即雇主不知道雇员的所有信息(如较隐私的个人信息等，雇员不会告诉雇员)。对应到无线缓存系统中，考虑到UE固有的私密属性，例如电量状态、存储空间、参与D2D通信的意愿等信息一般不会上报给eNB。这就构成了一个典型的信息不对称场景。

现有的涉及信息不对称场景下的基于UE激励机制的D2D缓存方案，仍存在较多问题[3]-[4]，例如未能联合考虑到数据包的服务者的自私属性且请求的数据包是否存在于多个缓存者处，或是无法知悉请求的数据包是否存在等问题。文献[3]单边激励数据包的请求者通过D2D链路获取包，匹配阶段数据包请求者和服务者分别基于自身效用和匹配约束条件由高到低进行偏好排序，然后请求者选择最高效用的匹配对象进行匹配；服务者收到匹配请求后搜索该请求方是否在自己偏好列表的中，若在则匹配成功，不在则匹配失败。该方案在激励阶段没有考虑到服务者的天然自私属性，且匹配性能与请求者的发起请求顺序有关，具有随机性。文献[4]假设其周边的UE所存有的数据包各不相同，所以不会出现同一数据包存储在不同用户处的情况。同时，对于信道质量的分类，该文献只讨论了两种类别的情况，而且将信道质量作为不对称信息时，则视为eNB和UE之间不进行交互。此时eNB并不能知道UE属于哪一类的概率分布函数，所以该模型的实际应用中可能存在无法实现的问题。另一方面，文献[5]讨论了一种契约理论激励，但没有涉及D2D共享数据包的分析，该文献考虑运营商激励UE尽量从空闲的eNB处获取数据包，来解决eNB的拥塞问题，并保证网络的稳定性。由于该方案将eNB视为运营商方的附属，eNB服务UE为天然义务，因而并不涉及eNB需要获取额外回报的问题。但是，如将该方案应用于D2D场景时，提供数据服务的主体由eNB变为存储有目标数据包的服务用户(Seller UE，SUE)，则需考虑到UE本身的自私性和个体性，除自然灾害等紧急情况外，系统不能强制任何UE向其他UE提供D2D服务。因此，运营商可考虑付出一定的回报作为对SUE参与提供D2D服务的激励。

另一方面，从需要获取数据服务的服务请求用户(Buyer UE，BUE)角度看，在微蜂窝基站网络中存在部分BUE，由于自我隐私保护等各种原因，可能只愿意从eNB端获取数据包。但eNB考虑到自身业务的承载能力，为了减轻业务服务量的拥塞，可以给出一定的回报来激励BUE去从SUE处获取数据包，同时给予SUE一定的补偿来激励其参与共享传输数据包。

发明内容