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专利号: 2023101864931
申请人: 江西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于边缘计算的多场景协作优化缓存方法,其特征在于,包括:S10.从基站中获取各区域内用户的历史轨迹信息、当前地理位置信息、历史地理位置信息和历史内容访问记录,所述历史轨迹信息以时刻t划分为历史第一轨迹和历史第二轨迹;

S20.对所述历史第一轨迹使用卡尔曼滤波预测模型得到第一预测轨迹,计算所述第一预测轨迹与历史第二轨迹中各轨迹点的距离,取所述距离最小的轨迹点作为用户的第二预测轨迹;

S30.使用FCM算法分别对各区域内的用户进行聚类,得到用户类簇,为所述用户类簇选择用户类簇适配资源集合;

S40.为所述用户类簇适配资源集合选择基站;

S50.制定用户请求资源策略以及用户请求过载时的基站处理策略;

所述时刻t为大于或等于1的正整数;

所述S30,包括:

S31.获取T时段内所述用户类簇的历史内容访问记录,所述T时段划分为n个时隙记为{t0,t1,...,tn},计算用户类簇在tm时隙内的内容适配度 ,计算公式如下:;

其中,k表示用户类簇访问的内容种类, 表示在tm时隙内用户类簇对访问内容的请求次数,fk(tm)表示在tm时隙内用户类簇的访问内容;

S32.计算所述内容适配度得到用户类簇在{t0,t1,...,tm}时隙内的内容适配度集合,将所述内容适配度集合输入一次指数平滑预测模型得到用户类簇在tm+1时隙内的内容适配度预测值 ,根据所述tm+1时隙内的内容适配度预测值得到用户类簇在tm+1时隙内对应的预测内容 ;

S33.计算内容特征适配度Sk,所述内容特征适配度表示用户类簇在tm+1时隙内的预测内容 与用户类簇在tm时隙内的访问内容 的适配度,计算公式如下:;

其中,θk为不同特征的权重, 表示用户类簇在tm时隙的访问内容 的对应特征, 表示用户类簇在tm+1时隙内的内容适配度预测值 对应的预测内容 的对应特征;

S34.根据所述内容特征适配度计算用户类簇在tm+1时隙预测内容的内容适配度 ,计算公式如下:;

其中,N为用户类簇的访问内容数量总和, 表示第i个内容特征适配度, 表示第i个在tm时隙内的内容适配度;

S35.根据所述用户类簇在tm+1时隙预测内容的内容适配度得到T时段预测内容适配度集合,所述预测内容适配度集合即为所述用户类簇适配资源集合;

所述S40,包括:

S41.将所述用户类簇适配资源集合按照预测内容适配度降序排序;

S42.判断所述用户类簇适配资源集合的资源容量总和是否小于或等于最优基站的容量,若是,将所述用户类簇适配资源集合缓存在最优基站上;若否,将所述用户类簇适配资源集合中的用户类簇适配资源按照预测内容适配度从高到底的顺序进行缓存,直至将最优基站的容量缓存满,得到未缓存用户类簇适配资源,转S43;

S43.判断所述未缓存用户类簇适配资源的容量总和是否小于或等于区域内所有基站容量总和,若是,使用粒子群算法为所述未缓存用户类簇适配资源选择适配基站进行缓存;

若否,使用粒子群算法为所述未缓存用户类簇适配资源选择适配基站进行缓存,直至将区域内所有基站容量缓存满,得到剩余用户类簇适配资源,转S44;

S44.获取用户类簇中用户的第二预测轨迹,为所述剩余用户类簇适配资源设置次级缓存;

所述最优基站表示距离用户类簇中心最近的基站;

所述S43,包括:

考虑基站的成本因素、距离因素和负载因素,计算适应度值Ffit,根据所述适应度值使用粒子群算法选择最优基站,所述适应度值Ffit的计算公式如下:;

其中,MinOcost表示最小成本,MinOdis表示最小距离,MinOload表示最小负载,μ1表示成本权重,μ2表示距离权重,μ3表示负载权重,且μ1+μ2+μ3=1;

所述S44,包括:

获取用户类簇中用户的第二预测轨迹,提前将用户类簇适配资源集合缓存在区域内的基站上,判断所述剩余用户类簇适配资源是否小于或等于一个基站的容量大小,若是,选择区域外最近的空闲基站作为次级缓存基站进行缓存;若否,选择附近区域内空闲基站作为次级缓存基站进行缓存;

所述S50,包括:

S51.用户发送资源请求,判断本地设备是否存在适配资源集合,若是,直接在本地设备进行缓存;若否,转S52;

S52.用户向附近基站发送资源请求,判断附近区域是否有基站对所述资源请求做出回应,若是,转S53;若否,将所述资源请求发送给云端处理;

S53.判断是否只有一个基站对所述资源请求做出回应,若是,选择所述基站进行缓存;

若否,计算对所述资源请求做出回应的基站的适应度值,选择所述适应度值最低的基站进行缓存;

所述用户请求过载时的基站处理策略,包括:

当一个基站收到的资源请求次数大于所述基站一次最多能处理的资源请求个数且时,将所述收到的资源请求复制到所述基站适应度值最小的基站上进行处理;

当一个基站收到的资源请求次数大于所述基站一次最多能处理的资源请求个数且时,将所述收到的资源请求的一半内容迁移到所述基站适应度值最小的基站上进行处理,其中,f表示所述基站收到的请求内容种类个数,F为所述基站存在的内容种类总个数。

2.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的多场景协作优化缓存方法,其特征在于,所述S20,包括:所述计算所述第一预测轨迹与历史第二轨迹中各轨迹点的距离,计算公式如下:;

其中,DIS表示第一预测轨迹与历史第二轨迹中各轨迹点的距离,lont表示t时刻用户历史第二轨迹中轨迹点的经度, 表示t时刻用户第一预测轨迹中轨迹点的经度;latt表示t时刻用户历史第二轨迹中轨迹点的纬度; 表示t时刻用户第一预测轨迹中轨迹点的纬度。