[发明专利]一种面向无线异构网络的基站与D2D共同缓存方法

说明书

本发明公开了一种面向无线异构网络的基站与D2D共同缓存方法，首先建立了一个D2D缓存与基站缓存共同工作的系统模型，并将用户分为D2D用与基站用户两类，D2D用户在该系统中请求文件时优先从邻近的D2D服务者获取，若没有找到对应文件则向基站进行请求，基站用户则直接向基站请求文件，对于基站与D2D服务者都未缓存的文件，则转向核心网进行请求。为了减少两者共同工作场景系统流量，设计了一种基于模拟退火法的缓存内容决定方法。仿真结果表明，该方法与已有的缓存方法相比可以有效减少系统流量，降低基站及回程链路负载和提升缓存命中率。

技术领域

本发明属于无线网络缓存技术领域，具体涉及一种面向无线异构网络的基站与D2D共同缓存方法。

背景技术

近年来随着智能手机的发展，无线蜂窝网络的流量负载呈现出了指数增加的态势，为移动通信网络带来了巨大的承载压力。而在大量的移动互联网数据中，一少部分热门数据占用了极大的流量负载，并且这些热门内容传输具有极大的冗余性，这给回程链路带来了极大的负担。而随着大数据分析技术的发展，热门内容的预测成为了可能。而许多来自社交网络等的边信息也可以帮助我们了解用户日常的移动特性、社交特性、偏好特性等。云计算以及边缘计算的发展也使得实时的数据分析得以应用。快速存储介质的降价也使得布置缓存的成本大大降低。D2D通信的发展使得移动终端互相分享内容成为可能。所以许多学者提出在网络空闲时刻预先的缓存热门内容至无线网络边缘设备(基站、移动终端等)，这种方法既缓解了回程网络负载的压力，又减小了服务请求延迟，有着极大的研究潜力。

对于无线网络中缓存的研究起始于2012年，有学者提出在传统蜂窝通信网络中引入具有一定缓存功能的小型基站，用户可以通过其协助来获取内容。由此开始，大量有关无线网络缓存的研究开始展开。一个完整的无线网络缓存系统主要包括三个部分，分别为：热门内容预测、缓存放置策略和缓存分发策略，现有的对该系统的研究也主要集中于这三个部分。现有的研究多关注于基站与D2D单独工作时的缓存性能优化，很少关注两者共同工作时的系统性能以及合作缓存方法，而在无线异构网络中基站与D2D设备共同工作是一个典型的场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向无线异构网络的基站与D2D共同缓存方法，以克服现有技术的问题，本发明通过在无线网络缓存中引入D2D缓存技术，并针对两者共同工作场景进行优化，达到了减少系统负载，达到缓解移动网络回程链路以及基站负载压力的目的，从而提升用户体验。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种面向无线异构网络的基站与D2D共同缓存方法，包括如下步骤：

步骤1：建立D2D缓存与基站缓存共同工作的系统模型，并将用户分为D2D用户与基站用户两类，D2D用户在该系统中请求文件时优先从邻近的D2D服务者获取，若没有找到对应文件则向基站进行请求，基站用户则直接向基站请求文件，对于基站与D2D服务者都未缓存的文件，则转向核心网进行请求；

步骤2：以最小化系统流量为目标，采用基于模拟退火法决定缓存内容。

进一步地，步骤1中建立D2D缓存与基站缓存共同工作的系统模型具体为：