[发明专利]一种移动边缘计算网络中基于LT码的雾化缓存方法

说明书

本发明公开了一种移动边缘计算网络中基于LT码的雾化缓存方法，本发明通过LT码对待缓存的文件进行编码，文件被碎片化，由边缘用户设备缓存。由于编码包较小，每个用户缓存的编码包数目少，占用的内存小，充分利用了设备的空闲内存，提高了系统的内存利用率。内容请求者可以通过D2D通信获取其他用户缓存的内容，用户既是内容请求者也是内容提供者，充分体现了互联网中的共享思维，提高了内存利用率。本发明的内容在网络边缘以雾化状态存储，缓存内容靠近内容请求用户，内容请求用户能够以更高的概率获取请求文件，实现更好的缓存效果，提升了用户体验。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种移动边缘计算网络中基于LT码的雾化缓存方法。

背景技术

通信设备数目剧增、移动数据流量激增等现状给移动通信网络带来了巨大的压力，使得网络负载增加，带宽资源紧张，网络延时增大，用户体验变差。移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)通过将存储、计算、服务等迁移到靠近用户端的网络边缘处来解决上述问题。移动边缘计算中的缓存技术通过将流行内容缓存到网络边缘处(如边缘服务器、用户设备等)，有效缓解回程链路带宽压力，降低网络时延。相比于边缘服务器处的内容缓存，在用户终端缓存流行内容，用户不仅可以在其缓存中存储流行内容以满足自己的请求，还可以通过D2D通信直接从其他用户那里获取内容，使得系统总缓存能力随着网络中缓存设备的数量而增长。编码缓存作为一种利用缓存制造多播机会来减小通信负载的新技术，获得了广泛的关注。LT码作为一种无速率喷泉码，编码器可以生成的编码符号的个数是无限的，因此可以在边缘缓存中灵活应用。

尽管现有的基于LT码的编码缓存方案已经设计了缓存放置策略，但是没有针对编码缓存特定参数的描述，尤其是缓存冗余设计。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种移动边缘计算网络中基于LT码的雾化缓存方法，对于给定的MEC网络以及文件大小，给出LT编码参数和缓存冗余，确保内容请求者可以通过D2D通信，从附近的少数缓存用户处获得编码包，以99.9％的概率恢复出原始文件。本发明不仅可以充分利用用户的存储空间，还可以减轻从远程服务器获取内容带来的带宽负担，具有重要的研究意义。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，文件库根据内容流行度分布，随机决定待缓存的文件f；

步骤二，根据待缓存的文件f，确定LT编码参数，再根据LT编码参数，获得恢复原始待缓存的文件f所需要的编码包缓存冗余γ_f；

步骤三，根据编码包缓存冗余γ_f判断待缓存的文件f是否满足边缘缓存内存限制；

若满足，继续步骤四，若不满足，结束此轮内存放置，返回步骤一，等待用户释放缓存内存；

步骤四，根据编码包缓存冗余γ_f，通过LT编码器获得k(1+γ_f)个编码包，然后将这些编码包均匀分发给系统中的每个用户，其中k表示将文件f等分后的数据包数目；

步骤五，内容请求用户发送请求，通过D2D通信从周围的缓存用户处获取编码包，边接收边解码，直至恢复出请求文件。

步骤一中，假定文件的流行度服从Zipf分布。

编码包缓存冗余γ_f为：

其中，γ'_f为理论恢复文件冗余，U为缓存用户数目，λ为用户之间能够进行D2D通信的接触率。

步骤四中，每个用户缓存关于待缓存的文件f的个编码包。