[发明专利]一种社会感知的基于多跳机会式D2D通信的内容分发方法

说明书

本发明目的在于提出了一种基于多跳机会式D2D通信的内容分发方法，该方法以卸载潜在的移动流量为目标，组合利用两种D2D通信方式：直接D2D通信和携带—转发D2D通信，形成多跳的D2D传输通信，以充分利用D2D网络的传输潜力。该方法采用两阶段包括：在第一阶段中，使用社会感知的决策方案来安排蜂窝连接方式(B2D)或D2D方式传输。在第二阶段中，以获得最大的卸载率为目标，每次分发时，在请求者集合中，基于多跳传输时延和路径跳数的折衷，构建多跳内容分发的效用函数，选择具有最高分发效用的节点作为最佳的接收者。本发明降低了内容获取的时延和分发路径的跳数，提供了更高的基站业务卸载率，从而减少基站能耗，并提高用户体验质量，提升了整个网络的收益。

技术领域

本发明涉及一种社会感知的基于多跳机会式D2D通信的内容分发方法，属于无线通信领域。

背景技术

随着近十年来无线网络的迅猛发展，海量的应用数据驱动了对网络大流量和高带宽的需求。为了缓解传统蜂窝网络日益增长的容量压力，许多提高无线网络容量和效率的有效技术，如蓝牙、Zigbee、Wi-FiDirect或Device-to-Device(D2D)。在这些短距离技术中，D2D是通过移动用户之间的直接通信部署的终端到终端网络，不需要依赖额外的基础骨干网络。从电信运营商的角度来看，作为5G关键技术的D2D通信，D2D通信预计将成为卸载蜂窝业务的有效方式，降低成本，提高频谱效率和提供鲁棒性。

基于多跳D2D通信的内容分发是一种充分利用用户间潜在的互帮互惠作用，将相同内容快速在区域内的多个用户间分发，从而来实现内容分享的技术，能够有效卸载蜂窝流量，提高基站能效，它为电信运营商和用户不仅提供了灵活性，而且还增加了潜在的收益。

目前，现有的D2D通信任务分发方法大多使用了与社交网络相结合的方法，例如：1) 基于社交网络的D2D通信内容分发方案(申请号：CN201610820640.6)，该发明将用户之间的以社交关系的紧密程度加权的传输速率作为优化目标，从而有效地对用户、分享内容与频谱资源之间的匹配进行优化，解决用户匹配和资源分配问题。2)一种蜂窝网络中的内容分发方法(申请号：2018101625874)，考虑在用户对内容的喜好不同的情况下，定义用户之间的社会距离，然后利用潜在需求量和社会距离，计算每个用户获取每个内容的成本，为每个缓存节点的缓存内容分配最合适的空间大小和分配内容，有效减少了获取内容的成本和内容获取时延，提升了整个网络的收益以及缓存节点的缓存命中率。以上方法都考虑了通信系统的社交层信息和物理层信息，使用用户社交关系的紧密性/行为的相似性来优化内容分发过程，但是，上述不足之处在于未充分利用社交层中社交关系的稳定性和规律性，未进一步预测用户间未来的社交行为，挖掘潜在的分发机会，提升分发性能。

发明内容

本发明目的在于提出了一种基于多跳机会式D2D通信的内容分发方法(以下简称SAMCD)，在社会感知的基础上，基于分发效用函数进行内容分发的调度安排。本方法以卸载潜在的移动流量为目标，组合利用两种D2D通信方式：直接D2D通信和携带—转发D2D 通信，形成多跳的D2D传输通信，以充分利用D2D网络的传输潜力。在分发阶段，采用两阶段的基于社会感知的时延预测来提高D2D卸载率：在第一阶段中，使用社会感知的决策方案来安排蜂窝连接方式(B2D)或D2D方式传输。在第二阶段中，以获得最大的卸载率为目标，每次分发时，在请求者集合中，基于多跳传输时延和路径跳数的折衷，构建多跳内容分发的效用函数，选择具有最高分发能力的节点作为最佳的接收者。本发明与传统内容分发方法相比，降低了内容获取的时延和分发路径的跳数，提供了更高的基站业务卸载率，从而减少基站能耗，并提升用户体验质量，提升了整个网络的收益。通过与传统方法大量的仿真实验比较，实验数据表明，本文提出的方案可以较好地提高蜂窝网络的卸载性能。所提出的方法具有一定的通用性，同样适用于其他类型网络的流量卸载技术，例如，无线局域网中，用户通过Wi-FiDirect在Wi-Fi频带上使用D2D通信的情况。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种社会感知的基于多跳机会式D2D通信的内容分发方法，该方法包括如下步骤：