[发明专利]一种分层网络体系结构中的协作缓存方法

权利要求书

1.一种分层网络体系结构中的协作缓存方法，其特征在于，所述协作缓存方法包括以下步骤：

S1，构建核心服务器、宏基站以及各车辆之间的网络边缘缓存模型，该网络边缘缓存模型设置在一个宏基站覆盖范围内，包含核心层和边缘层的两层典型的分层网络体系结构；其中，将该宏基站和其所包含的每个车辆均视为其中一个缓存节点，边缘层中的节点协作执行内容缓存；包括宏基站在内的核心层支持大带宽和快速的数据包传输的同时，缓存边缘层未缓存部分；

S2，将边缘层中的节点按区域划分为多个集群，每个集群节点数不超过阈值β；属于一个特定集群的所有节点通过将缓存信息更新到其集群头来协同执行缓存，节点阈值β与集群节点内的通信开销相关；

S3，将一组流行文件集通过拉链分布建模，寻找不同的用户对不同车辆节点中最流行的文件；

S4，通过使用编码缓存，把内容分割为分离的编码包，将第n个文件划分成l_n个文件段，且每个文件大小相等；同时将流行文件集中的文件按照受欢迎程度由高到低的顺序依次进行缓存，构建内容放置矩阵m；当用户u₁请求第n个文件时，其中m_kn个文件段从本地关联的簇中第k个车辆节点获得，剩余的l_n-m_kn个文件段将通过宏基站的编码多播传输获得；

S5，以最小化总能耗为优化目标，进一步优化内容放置矩阵m的具体值，制定内容放置策略。

2.根据权利要求1所述的分层网络体系结构中的协作缓存方法，其特征在于，步骤S1中，边缘层中的节点协作执行内容缓存是指，只允许选定的车辆缓存其他车辆缓存事件的信息。

3.根据权利要求1所述的分层网络体系结构中的协作缓存方法，其特征在于，步骤S2中，将边缘层中的节点按区域划分为多个集群的过程包括以下步骤：

将整个边缘网络进行划分，同一片区域里的车辆节点分为一组，且每个集群节点数不超过阈值β，每组对应一个边缘簇，每个簇进一步分为各种节点类型：集群头节点、网关节点和集群成员；属于一个特定集群的所有节点通过将缓存信息更新到其集群头节点来协同执行缓存，集群成员之间不存在直接通信。

4.根据权利要求3所述的分层网络体系结构中的协作缓存方法，其特征在于，集群头节点的选择过程包括以下步骤：

采用下述公式计算集群内每个节点的优先级评估值：

式中，w是不同参数对应的权重因子，w₁+w₂+w₃+w₄+w₅＝1；d_k是节点k范围内的节点数，是所有网络节点的节点度的平均逆；T_k是节点k与其范围内的节点的传输时间，是所有网络节点的平均传输时间，H_k是节点k与其范围内所有节点距离的加权和，是所有系统宽跳的平均加权和，p_k是节点k的传输功率，是所有网络节点的平均功率利用率，c_k是节点k的高速缓存利用率，是所有网络节点的平均缓存空间利用率。