本發(fā)明涉及內(nèi)容緩存與分發(fā)技術(shù)，尤其，涉及一種適用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的緩存內(nèi)容更新方法及網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈井噴式地增長(zhǎng)，業(yè)內(nèi)提出了基于d2d通信(device-to-device，設(shè)備到設(shè)備)的內(nèi)容緩存與分發(fā)技術(shù)。該技術(shù)將一些十分流行的內(nèi)容緩存在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)處，而當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)需要某一內(nèi)容的時(shí)候，就可以與其周?chē)丫彺嬖搩?nèi)容的用戶(hù)節(jié)點(diǎn)建立d2d鏈路，復(fù)用合法蜂窩用戶(hù)的信道，直接獲取該內(nèi)容。這樣，相較傳統(tǒng)的內(nèi)容下載方法而言，第一，不需要經(jīng)過(guò)基站的轉(zhuǎn)發(fā)，降低了時(shí)延；第二，直傳鏈路信道狀況通常更好，可以提高下載速率；第三，復(fù)用合法蜂窩用戶(hù)的信道，提高了頻譜利用率。

然而，基于d2d通信的內(nèi)容緩存與分發(fā)技術(shù)也帶來(lái)了很多新問(wèn)題。首先，任意緩存節(jié)點(diǎn)的緩存空間均是有限的，不可能緩存下所有的內(nèi)容，因此，緩存哪些內(nèi)容對(duì)緩存的效果有很大影響。如果所緩存的內(nèi)容并不是周?chē)?jié)點(diǎn)所需要的，那么緩存工作反而會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。第二，內(nèi)容的受歡迎程度是不斷變化的：隨著時(shí)間的推移，新的內(nèi)容會(huì)不斷的出現(xiàn)，也不斷會(huì)有舊的內(nèi)容不再受到關(guān)注；而且，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)由于用戶(hù)的個(gè)人偏好，通常具有一定社會(huì)屬性，緩存節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致周?chē)W(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)時(shí)變化。因此，及時(shí)對(duì)緩存內(nèi)容進(jìn)行更新，稱(chēng)為本領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

現(xiàn)有的研究主要集中在上述的第一個(gè)問(wèn)題上，即對(duì)緩存內(nèi)容的布設(shè)與選擇。而相較而言，緩存內(nèi)容更新方法的研究則十分有限。目前，對(duì)緩存內(nèi)容更新方法的研究主要集中在對(duì)lru(leastrecentused)與lfu(leastfrequencyused)兩類(lèi)記錄的研究使用上。其中，lru記錄主要包括接收到的請(qǐng)求內(nèi)容id(identification)以及接收到各請(qǐng)求內(nèi)容id的時(shí)間。lru中，這些數(shù)據(jù)被按照接收時(shí)間由近及遠(yuǎn)的順序排序。lfu記錄主要包括接收到的請(qǐng)求的內(nèi)容id(identification)以及接收到各接收到的請(qǐng)求的內(nèi)容id(identification)的次數(shù)。lru中，這些數(shù)據(jù)被按照接收次數(shù)由多到少的順序排序。這兩種記錄方式的聯(lián)合使用已經(jīng)在計(jì)算機(jī)內(nèi)容緩存研究中取得了不少進(jìn)展：1970年，mattson、gecsei、slutz和traiger等人在《ibmsystemsjournal》上發(fā)表的論文evaluationtechniquesforstoragehierarchies中，設(shè)計(jì)了min算法。該算法被證明是最優(yōu)的離線緩存更新算法。但是，在引入d2d通信技術(shù)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，由于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具有了個(gè)人偏好以及社會(huì)屬性，其移動(dòng)性會(huì)對(duì)緩存方案產(chǎn)生很大的影響。隨著網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)刻產(chǎn)生移動(dòng)行為，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋾r(shí)刻發(fā)生改變，用戶(hù)之前所收集的信息在使用時(shí)的參考價(jià)值大為降低。(本發(fā)明中所考慮的用戶(hù)移動(dòng)性主要指用戶(hù)位置的變化。)因此，在設(shè)計(jì)內(nèi)容緩存更新方法時(shí)，將用戶(hù)的移動(dòng)性納入考量顯得尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于位置變化的聯(lián)合lru與lfu的緩存更新方法、應(yīng)用所述緩存更新方法的通信裝置及移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

所述緩存更新方法，包括以下步驟：

第一步，確定緩存更新周期為t，確定本節(jié)點(diǎn)緩存空間容量為s，并根據(jù)所述緩存空間容量s確定本節(jié)點(diǎn)lru記錄與lfu記錄數(shù)目為m，確定更新概率閾值γ；按照固定周期獲取本節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，當(dāng)本節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)發(fā)生變化時(shí)記為一次移動(dòng)，記錄本節(jié)點(diǎn)所有移動(dòng)次數(shù)及每次移動(dòng)的位置坐標(biāo)；獲取本節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的周期可由本節(jié)點(diǎn)自行確定，也可由本節(jié)點(diǎn)所在網(wǎng)絡(luò)確定，該周期應(yīng)小于緩存更新周期t。

第二步，接收內(nèi)容下載請(qǐng)求，記錄本節(jié)點(diǎn)當(dāng)前位置坐標(biāo)，并合并本節(jié)點(diǎn)接收到的內(nèi)容重復(fù)的所述下載請(qǐng)求，然后根據(jù)合并后的內(nèi)容下載請(qǐng)求更新所述lru記錄與所述lfu記錄；

第三步，在所述緩存更新周期t內(nèi)重復(fù)第二步，每記滿一個(gè)緩存更新周期t則跳轉(zhuǎn)至第四步；

第四步，計(jì)算本節(jié)點(diǎn)接收的所述內(nèi)容下載請(qǐng)求中，每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm，然后跳轉(zhuǎn)至第五步；

所述更新概率pm＝α(μ×v_lrum+(1-μ)×v_lfum)l；

其中，m表示所述內(nèi)容下載請(qǐng)求中所述內(nèi)容cm的編號(hào)，m≤m；

相對(duì)位置波動(dòng)因子其中，j表示本節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)，(xj,yj)表示本節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的坐標(biāo)，xj表示本節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的橫坐標(biāo)，yj表示本節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的縱坐標(biāo)，k表示本節(jié)點(diǎn)移動(dòng)總次數(shù)，表示本節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置坐標(biāo)，為本節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置橫坐標(biāo)，為本節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置縱坐標(biāo)。相對(duì)位置波動(dòng)因子α考量的主要是節(jié)點(diǎn)所移動(dòng)的各個(gè)位置與本節(jié)點(diǎn)移動(dòng)位置中心之間的距離關(guān)系。當(dāng)移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)移動(dòng)到一個(gè)相對(duì)陌生的環(huán)境時(shí)(即節(jié)點(diǎn)位置與本節(jié)點(diǎn)移動(dòng)位置中心之間的距離較大，α較小時(shí))，其接收到的內(nèi)容下載請(qǐng)求具有較小的參考價(jià)值，此時(shí)內(nèi)容更新概率較小，不對(duì)內(nèi)容進(jìn)行更新。

μ為權(quán)重因子，所述權(quán)重因子μ代表lru記錄與lfu記錄的相對(duì)重要程度，其取值范圍是(0,1)；

為lru記錄中所述內(nèi)容cm的lru價(jià)值；其中，tm為lru記錄中收到所述內(nèi)容cm的下載請(qǐng)求的時(shí)間；

為lfu記錄中所述內(nèi)容cm的lfu價(jià)值；其中，fm為lfu記錄中收到所述內(nèi)容cm的下載請(qǐng)求的次數(shù)；

相對(duì)最大位置波動(dòng)因子其中，常數(shù)β表示映射后各位置分布坐標(biāo)的分布密集程度，β越小，分布越稀疏，β取值范圍為(1,+∞)。相對(duì)最大位置波動(dòng)因子l考量的主要是節(jié)點(diǎn)的最大位移情況。如果僅僅通過(guò)相對(duì)位置波動(dòng)因子α考量節(jié)點(diǎn)的位移，很有可能出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)位移坐標(biāo)分布的形狀相似，但位移坐標(biāo)變化的范圍不同的情況。在考慮節(jié)點(diǎn)位移范圍時(shí)，β值越小，通過(guò)相對(duì)最大位置波動(dòng)因子l映射后，節(jié)點(diǎn)各個(gè)坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的更新概率pm就會(huì)分布的越松散。通常，如果用戶(hù)的移動(dòng)范圍更大，其緩存內(nèi)容在新的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中被請(qǐng)求的概率會(huì)越小。通過(guò)相對(duì)最大位置波動(dòng)因子l，就能夠有效區(qū)分移動(dòng)路徑類(lèi)似但移動(dòng)范圍不同的各個(gè)用戶(hù)，可以針對(duì)移動(dòng)范圍更大的用戶(hù)(相對(duì)最大位置波動(dòng)因子l更大的用戶(hù))設(shè)置讓其更新更多緩存內(nèi)容，以保證這些用戶(hù)緩存內(nèi)容的命中率。

第五步，更新緩存內(nèi)容：依次判斷所述每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm，若所述內(nèi)容cm的更新概率pm小于所述更新概率閾值γ，則不進(jìn)行緩存更新；否則，進(jìn)行緩存更新。

其中，所述節(jié)點(diǎn)中，每一個(gè)內(nèi)容cm，均對(duì)應(yīng)一個(gè)id號(hào)，一條lru記錄(和/或一條lfu記錄)，以及一個(gè)更新概率數(shù)值pm。所述lru記錄中的內(nèi)容與lfu記錄中的內(nèi)容各自按照各自的規(guī)則進(jìn)行更新與記錄，并不要求兩個(gè)記錄中記載的內(nèi)容保持完全的一致。并且，為保證能夠及時(shí)針對(duì)節(jié)點(diǎn)位置的變換情況進(jìn)行內(nèi)容的更新，本方法中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)lru記錄或lfu記錄的數(shù)目m大于該節(jié)點(diǎn)緩存空間所能夠存儲(chǔ)的內(nèi)容的條數(shù)，即s≤m。

進(jìn)一步，所述緩存更新方法，第二步中，更新所述lru記錄的步驟如下：

步驟211，每接收到一個(gè)所述內(nèi)容下載請(qǐng)求后，先檢索當(dāng)前l(fā)ru記錄，若當(dāng)前l(fā)ru記錄中已記載有所述內(nèi)容下載請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的內(nèi)容cm的id號(hào)，則更新所述lru記錄中所述內(nèi)容cm所對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求時(shí)間tm；否則，跳轉(zhuǎn)至步驟212；

步驟212，刪除所述lru記錄中請(qǐng)求時(shí)間最早的內(nèi)容，然后將所述內(nèi)容cm的id號(hào)及其所對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求時(shí)間tm記入所述lru記錄。

同時(shí)，所述緩存更新方法，第二步中，更新所述lfu記錄的步驟如下：

步驟221，每接收到一個(gè)所述內(nèi)容下載請(qǐng)求后，先檢索當(dāng)前l(fā)fu記錄，若當(dāng)前l(fā)fu記錄中已記載有所述內(nèi)容下載請(qǐng)求所對(duì)應(yīng)的內(nèi)容cm的id號(hào)，則更新所述lru記錄中所述內(nèi)容cm所對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求次數(shù)fm；否則，跳轉(zhuǎn)至步驟222；

步驟222，刪除所述lfu記錄中請(qǐng)求次數(shù)最少的內(nèi)容，然后將所述內(nèi)容cm的id號(hào)及其所對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求次數(shù)fm記入所述lru記錄。

進(jìn)一步，所述緩存更新方法，第五步中，進(jìn)行緩存更新的步驟如下：

步驟501，判斷本節(jié)點(diǎn)緩存空間容量是否足夠存放所述內(nèi)容cm，若容量足夠則跳轉(zhuǎn)至步驟502；否則跳轉(zhuǎn)至步驟503；

步驟502，在本節(jié)點(diǎn)緩存空間內(nèi)緩存所述內(nèi)容cm，更新緩存列表；

步驟503，按照緩存時(shí)間從舊到新的順序依次刪除本節(jié)點(diǎn)緩存空間內(nèi)的內(nèi)容，直至剩余的緩存空間足夠存放所述內(nèi)容cm，然后在本節(jié)點(diǎn)緩存空間內(nèi)緩存所述內(nèi)容cm，更新緩存列表。

其中，所述緩存更新方法，所述緩存列表包括每一個(gè)所述內(nèi)容cm的id號(hào)、每一個(gè)所述內(nèi)容cm的緩存地址以及每一個(gè)所述內(nèi)容cm的緩存時(shí)間中的一個(gè)或多個(gè)。

其次，為實(shí)現(xiàn)上述目的，還提出一種基于位置變化的聯(lián)合lru與lfu的緩存更新方法的通信裝置，包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊、lru記錄存儲(chǔ)模塊、lfu記錄存儲(chǔ)模塊以及緩存單元，其特征在于，所述通信裝置還包括緩存更新計(jì)算模塊；

所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊的信號(hào)接收端構(gòu)成所述通信裝置的輸入端，所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊的數(shù)據(jù)端同時(shí)連接所述lru記錄存儲(chǔ)模塊的輸入端、所述lfu記錄存儲(chǔ)模塊的輸入端、以及所述緩存單元的輸入端，所述lru記錄存儲(chǔ)模塊的輸出端以及所述lfu記錄存儲(chǔ)模塊的輸出端同時(shí)連接所述緩存更新計(jì)算模塊的輸入端，所述緩存更新計(jì)算模塊的輸出端連接所述緩存單元的控制端，所述緩存單元的輸出端連接所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊的數(shù)據(jù)端，所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊的信號(hào)發(fā)送端構(gòu)成所述通信裝置的輸出端；

所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊用于將信號(hào)接收端接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述通信裝置能夠處理的數(shù)據(jù)內(nèi)容cm，同時(shí)將所述緩存單元輸出的所述數(shù)據(jù)內(nèi)容cm轉(zhuǎn)化為蜂窩網(wǎng)絡(luò)信號(hào)并發(fā)送；

所述lfu記錄存儲(chǔ)模塊用于記錄所述緩存單元內(nèi)每一個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容cm的id號(hào)及其請(qǐng)求次數(shù)fm；

所述lru記錄存儲(chǔ)模塊用于記錄所述緩存單元內(nèi)每一個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容cm的id號(hào)及其請(qǐng)求時(shí)間tm；

所述緩存單元用于根據(jù)所述緩存更新計(jì)算模塊的控制指令，緩存所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊接收到的所述數(shù)據(jù)內(nèi)容cm；并根據(jù)所述緩存更新計(jì)算模塊的控制指令，向所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊輸出其緩存的相應(yīng)數(shù)據(jù)內(nèi)容；所述緩存更新計(jì)算模塊用于響應(yīng)所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)內(nèi)容請(qǐng)求，控制所述緩存單元輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容；所述緩存更新計(jì)算模塊同時(shí)用于讀取所述lfu記錄存儲(chǔ)模塊以及所述lru記錄存儲(chǔ)模塊中的記錄，結(jié)合所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)中記錄的所述通信裝置的位置信息，控制所述緩存單元緩存相應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容cm。

同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)上述目的，還提出一種基于位置變化的聯(lián)合lru與lfu的緩存更新方法的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，包括至少一個(gè)具有緩存功能的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行緩存更新的步驟如下：

步驟d-1，計(jì)算本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置波動(dòng)因子然后跳轉(zhuǎn)至步驟d-2；其中，j表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)，(xj,yj)表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的坐標(biāo)，xj表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的橫坐標(biāo)，yj表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的縱坐標(biāo)，k表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)總次數(shù)，表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置坐標(biāo)，為本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置橫坐標(biāo)，為本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置縱坐標(biāo)；

步驟d-2，計(jì)算本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收的所述內(nèi)容下載請(qǐng)求中，每一個(gè)內(nèi)容cm的lru價(jià)值以及每一個(gè)內(nèi)容cm的lfu價(jià)值然后跳轉(zhuǎn)至步驟d-3；其中，tm為lru記錄中收到所述內(nèi)容cm的下載請(qǐng)求的時(shí)間，fm為lfu記錄中收到所述內(nèi)容cm的下載請(qǐng)求的次數(shù)，m為本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)lru記錄與lfu記錄的數(shù)目；

步驟d-3，計(jì)算本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)最大位置波動(dòng)因子然后跳轉(zhuǎn)至步驟d-4；其中，常數(shù)β取值范圍為(1,+∞)；

步驟d-4，計(jì)算本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收的所述內(nèi)容下載請(qǐng)求中，每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm＝α(μ×v_lrum+(1-μ)×v_lfum)l，然后跳轉(zhuǎn)至步驟d-5；其中，所述權(quán)重因子μ的取值范圍是(0,1)；

步驟d-5，依次判斷本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收的所述每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm，若所述內(nèi)容cm的更新概率pm小于更新概率閾值γ，則不進(jìn)行緩存更新；否則，進(jìn)跳轉(zhuǎn)至步驟d-6；

步驟d-6，判斷本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)緩存空間容量是否足夠存放所述內(nèi)容cm，若容量足夠增在本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)緩存空間內(nèi)緩存所述內(nèi)容cm，更新緩存列表；否則，先按照緩存時(shí)間從舊到新的順序依次刪除本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)緩存空間內(nèi)的內(nèi)容，直至剩余的緩存空間足夠存放所述內(nèi)容cm，然后在本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)緩存空間內(nèi)緩存所述內(nèi)容cm，更新緩存列表。

其中，步驟d-1至步驟d-3之間的運(yùn)算順序可以互換，也可并列執(zhí)行。

進(jìn)一步，上述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，所述每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在接收到內(nèi)容下載請(qǐng)求后，響應(yīng)步驟如下：

步驟a，記錄本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ni當(dāng)前位置坐標(biāo)，并合并本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到的內(nèi)容重復(fù)的所述下載請(qǐng)求，然后根據(jù)合并后的內(nèi)容下載請(qǐng)求更新所述lru記錄與所述lfu記錄，跳轉(zhuǎn)至步驟b；

步驟b，查詢(xún)本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)緩存的內(nèi)容，根據(jù)所述下載請(qǐng)求，向依次向所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所請(qǐng)求的內(nèi)容，跳轉(zhuǎn)至步驟c；

步驟c，判斷是否到達(dá)緩存更新時(shí)刻，若到達(dá)緩存更新時(shí)刻，則跳轉(zhuǎn)至步驟d；否則，回到步驟a；

步驟d，按照所述步驟d-1至所述步驟d-6的順序更新緩存，跳轉(zhuǎn)至步驟e；

步驟e，判斷是否接收到新的內(nèi)容下載請(qǐng)求，若是，則跳轉(zhuǎn)至步驟a；否則，結(jié)束。

進(jìn)一步，上述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，所述緩存更新時(shí)刻由所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一設(shè)定，或由每一個(gè)所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自行設(shè)定。所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)由所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供，或由所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自行計(jì)算確定。所述各移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)按照固定周期監(jiān)測(cè)所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，確定所述各移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)次數(shù)、所述各移動(dòng)節(jié)點(diǎn)每次移動(dòng)的坐標(biāo)。

有益效果

本發(fā)明，針對(duì)移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置關(guān)系，結(jié)合lru與lfu兩種緩存記錄，綜合考慮節(jié)點(diǎn)緩存內(nèi)容的lru價(jià)值v_lrum、lfu價(jià)值v_lfum以及節(jié)點(diǎn)位置移動(dòng)而給該節(jié)點(diǎn)緩存內(nèi)容帶來(lái)的需求關(guān)系變化(即相對(duì)位置波動(dòng)因子α以及相對(duì)最大位置波動(dòng)因子l)，從而計(jì)算出緩存中每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm。根據(jù)所述每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm，有針對(duì)性地篩選出當(dāng)前緩存中價(jià)值較低的內(nèi)容，將這些價(jià)值較低的內(nèi)容進(jìn)行更新。

進(jìn)一步的，考慮到節(jié)點(diǎn)夠獲取信息的能力以及計(jì)算能力有限，本方法僅僅利用節(jié)點(diǎn)自身所擁有的(或從移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)積攢中所獲得的)節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)、接收到的內(nèi)容請(qǐng)求、時(shí)間等信息，即可根據(jù)所述內(nèi)容價(jià)值模型(即更新概率pm計(jì)算公式pm＝α(μ×v_lrum+(1-μ)×v_lfum)l)，對(duì)本節(jié)點(diǎn)緩存中的每一個(gè)內(nèi)容進(jìn)行價(jià)值評(píng)估。由于計(jì)算參數(shù)簡(jiǎn)單易得，且運(yùn)算量小，因此，本發(fā)明在保證緩存內(nèi)容命中率的同時(shí)不會(huì)占用過(guò)多資源。而且，本方法還可根據(jù)實(shí)際需求由用戶(hù)設(shè)定緩存更新周期以及更新概率閾值γ等參數(shù)，能夠針對(duì)不同用戶(hù)的需求和使用習(xí)慣對(duì)緩存內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)更新。本發(fā)明在一定程度上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)與緩存命中率之間的平衡。

與傳統(tǒng)的只考慮內(nèi)容緩存方案設(shè)計(jì)的方法不同，本發(fā)明考慮的重點(diǎn)是對(duì)已緩存的內(nèi)容進(jìn)行篩選，從而進(jìn)行有限的更新(而不是像傳統(tǒng)的方法一樣，對(duì)整個(gè)緩存空間進(jìn)行重新緩存)。傳統(tǒng)的清空緩存空間進(jìn)行重新緩存的方法，盡管可能有著較高的緩存命中率，但是其所需要付出的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)極大：不僅需要收集大量的信息，還需要下載大量流行內(nèi)容填滿整個(gè)緩存空間。而本發(fā)明，每次只篩選一部分內(nèi)容進(jìn)行更新，可以大大減少內(nèi)容緩存更新的工作量。

而且，區(qū)別于現(xiàn)有的利用請(qǐng)求分布函數(shù)，根據(jù)緩存內(nèi)容的排序情況進(jìn)行更新的方法，本方法并不需要對(duì)緩存內(nèi)容進(jìn)行排序。本發(fā)明僅通過(guò)數(shù)值計(jì)算即可得到每一個(gè)內(nèi)容的更新概率pm，通過(guò)更新概率pm決定是否針對(duì)每一項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性的更新。由于排序過(guò)程常常需要占用大量的運(yùn)算資源，本發(fā)明可以在保證更新準(zhǔn)確性的同時(shí)，有效避免由于排序而造成的資源消耗，更新過(guò)程更加高效。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起，用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的于位置變動(dòng)的聯(lián)合lru與lfu的緩存更新步驟流程圖。

圖2為應(yīng)用本發(fā)明的通信場(chǎng)景示意圖。圖示所述典型的引入d2d通信技術(shù)的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，隨著用戶(hù)的移動(dòng)，本節(jié)點(diǎn)周?chē)?jié)點(diǎn)分布時(shí)刻變化，此外，考慮到用戶(hù)特殊的社會(huì)屬性，本節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)的部分節(jié)點(diǎn)之間也可能無(wú)法形成d2d通信鏈路。

圖3為實(shí)施例中l(wèi)ru記錄的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為實(shí)施例中l(wèi)fu記錄的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為實(shí)施例中考慮位置變化的緩存更新方法與不考慮位置變化的緩存更新方法的命中率統(tǒng)計(jì)圖。方案1是指本方案中αi＝li＝1的特殊情況，即不考慮緩存節(jié)點(diǎn)的位置變化。

圖6為實(shí)施例中移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在如圖2所示的通信場(chǎng)景中：以用戶(hù)1為例，前一時(shí)刻，用戶(hù)1與周?chē)膫€(gè)用戶(hù)2、3、4、7由于距離較近可以建立d2d鏈路直接共享內(nèi)容，后一時(shí)刻，由于用戶(hù)的移動(dòng)，用戶(hù)1能夠與四個(gè)用戶(hù)3、5、7、9建立d2d鏈路直接共享內(nèi)容。但是由于用戶(hù)1與用戶(hù)5和用戶(hù)9之間不存在社交關(guān)系或者相互間關(guān)系較差，用戶(hù)1不愿意與用戶(hù)5和用戶(hù)9之間建立d2d鏈路共享內(nèi)容，因此，用戶(hù)1與用戶(hù)5和用戶(hù)9之間不存在通信鏈路，此外，由于用戶(hù)2與用戶(hù)4不在用戶(hù)1可直接通信的范圍內(nèi)，用戶(hù)1與用戶(hù)2和用戶(hù)4之間的通信鏈路也不再存在。顯然，用戶(hù)的移動(dòng)性會(huì)使得其周?chē)木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)洚a(chǎn)生很大的變化，直接影響到其緩存方案的效率。一般，在節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生很大變化的情況下，節(jié)點(diǎn)內(nèi)部現(xiàn)有的緩存內(nèi)容并不一定能夠?yàn)樾颅h(huán)境中的其他節(jié)點(diǎn)所需要。因此，在設(shè)計(jì)緩存內(nèi)容更新策略時(shí)考慮用戶(hù)移動(dòng)性是十分有必要的。

本發(fā)明能夠充分考慮移動(dòng)用戶(hù)的位置變化，聯(lián)合用戶(hù)本身所儲(chǔ)存的lru與lfu兩類(lèi)請(qǐng)求記錄的緩存內(nèi)容更新策略設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)引入d2d通信技術(shù)的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中快速有效更新所緩存內(nèi)容的目標(biāo)，所提方案能夠在較少內(nèi)容更新工作量的前提下，有效提高緩存內(nèi)容命中率。

本發(fā)明是通過(guò)類(lèi)似圖1的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的基于大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)控制方法的流程圖，包括以下步驟：

第一步，初始化：確定緩存更新周期為t，確定本節(jié)點(diǎn)緩存空間容量為s，并根據(jù)所述緩存空間容量s確定本節(jié)點(diǎn)lru記錄與lfu記錄數(shù)目為m，確定更新概率閾值γ，更新概率閾值γ∈[0,1]；然后，按照固定周期(如，每小時(shí))獲取本節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，當(dāng)本節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)發(fā)生變化時(shí)記為一次移動(dòng)，記錄本節(jié)點(diǎn)所有移動(dòng)次數(shù)及每次移動(dòng)的位置坐標(biāo)；

第二步，接收內(nèi)容下載請(qǐng)求，記錄本節(jié)點(diǎn)當(dāng)前位置坐標(biāo)，并合并本節(jié)點(diǎn)接收到的內(nèi)容重復(fù)的所述下載請(qǐng)求，然后根據(jù)合并后的內(nèi)容下載請(qǐng)求更新所述lru記錄與所述lfu記錄；

第三步，在所述緩存更新周期t內(nèi)重復(fù)第二步，每記滿一個(gè)緩存更新周期t則跳轉(zhuǎn)至第四步；

第四步，計(jì)算本節(jié)點(diǎn)接收的所述內(nèi)容下載請(qǐng)求中，每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm，然后跳轉(zhuǎn)至第五步；

所述更新概率pm＝α(μ×v_lrum+(1-μ)×v_lfum)l；

其中，m表示所述內(nèi)容下載請(qǐng)求中所述內(nèi)容cm的編號(hào)，m≤m；

相對(duì)位置波動(dòng)因子其中，j表示本節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)，(xj,yj)表示本節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的坐標(biāo)，xj表示本節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的橫坐標(biāo)，yj表示本節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的縱坐標(biāo)，k表示本節(jié)點(diǎn)移動(dòng)總次數(shù)，表示本節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置坐標(biāo)，為本節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置橫坐標(biāo)，為本節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置縱坐標(biāo)。相對(duì)位置波動(dòng)因子α考量的主要是節(jié)點(diǎn)所移動(dòng)的各個(gè)位置與本節(jié)點(diǎn)移動(dòng)位置中心之間的距離關(guān)系。當(dāng)移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)移動(dòng)到一個(gè)相對(duì)陌生的環(huán)境時(shí)(即節(jié)點(diǎn)位置與本節(jié)點(diǎn)移動(dòng)位置中心之間的距離較大，α較小時(shí))，其接收到的內(nèi)容下載請(qǐng)求具有較小的參考價(jià)值，此時(shí)內(nèi)容更新概率較小，不對(duì)內(nèi)容進(jìn)行更新。

μ為權(quán)重因子，所述權(quán)重因子μ代表lru記錄與lfu記錄的相對(duì)重要程度，其取值范圍是(0,1)；

為lru記錄中所述內(nèi)容cm的lru價(jià)值；其中，tm為lru記錄中收到所述內(nèi)容cm的下載請(qǐng)求的時(shí)間；

為lfu記錄中所述內(nèi)容cm的lfu價(jià)值；其中，fm為lfu記錄中收到所述內(nèi)容cm的下載請(qǐng)求的次數(shù)；

相對(duì)最大位置波動(dòng)因子其中，常數(shù)β表示映射后各位置分布坐標(biāo)的分布密集程度，β越小，分布越稀疏，β取值范圍為(1,+∞)。相對(duì)最大位置波動(dòng)因子l考量的主要是節(jié)點(diǎn)的最大位移情況。如果僅僅通過(guò)相對(duì)位置波動(dòng)因子α考量節(jié)點(diǎn)的位移，很有可能出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)位移坐標(biāo)分布的形狀相似，但位移坐標(biāo)變化的范圍不同的情況。在考慮節(jié)點(diǎn)位移范圍時(shí)，β值越小，通過(guò)相對(duì)最大位置波動(dòng)因子l映射后，節(jié)點(diǎn)各個(gè)坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的更新概率pm就會(huì)分布的越松散。通常，如果用戶(hù)的移動(dòng)范圍更大，其緩存內(nèi)容在新的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中被請(qǐng)求的概率會(huì)越小。通過(guò)相對(duì)最大位置波動(dòng)因子l，就能夠有效區(qū)分移動(dòng)路徑類(lèi)似但移動(dòng)范圍不同的各個(gè)用戶(hù)，可以針對(duì)移動(dòng)范圍更大的用戶(hù)(相對(duì)最大位置波動(dòng)因子l更大的用戶(hù))設(shè)置讓其更新更多緩存內(nèi)容，以保證這些用戶(hù)緩存內(nèi)容的命中率。

第五步，更新緩存內(nèi)容：依次判斷所述每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm，若所述內(nèi)容cm的更新概率pm小于所述更新概率閾值γ，則不進(jìn)行緩存更新；否則，進(jìn)行緩存更新。

其中，所述節(jié)點(diǎn)中，每一個(gè)內(nèi)容cm，均對(duì)應(yīng)一個(gè)id編號(hào)，一條lru記錄(和/或一條lfu記錄)，以及一個(gè)更新概率數(shù)值pm。所述lru記錄中的內(nèi)容與lfu記錄中的內(nèi)容各自按照各自的規(guī)則進(jìn)行更新與記錄，并不要求兩個(gè)記錄中記載的內(nèi)容保持完全的一致。并且，為保證能夠及時(shí)針對(duì)節(jié)點(diǎn)位置的變換情況進(jìn)行內(nèi)容的更新，本方法中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)lru記錄或lfu記錄的數(shù)目m大于該節(jié)點(diǎn)緩存空間所能夠存儲(chǔ)的內(nèi)容的條數(shù)。

具體而言，

第一步：在一個(gè)引入d2d通信技術(shù)的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，存在n個(gè)具有緩存功能的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，分別表示為n1,…,ni,…nn，例如，n＝300，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)n1,…,ni,…n300的緩存空間容量為si＝15，其中，i表示第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，n表示移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，ni表示第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的名稱(chēng)，s表示緩存空間，si表示第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的緩存空間容量。此外，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)均保存兩個(gè)列表，分別按照?qǐng)D3和圖4提供的結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存兩個(gè)記錄lru和lfu(對(duì)于兩個(gè)列表中存在的相同的內(nèi)容記錄，不做進(jìn)一步處理)。其中，lru主要包括接收到的請(qǐng)求的內(nèi)容id以及接收到的時(shí)間，按照接收時(shí)間由近及遠(yuǎn)排序；lfu主要包括接收到的請(qǐng)求的內(nèi)容id(現(xiàn)有的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，在傳輸請(qǐng)求內(nèi)容時(shí)通常會(huì)附帶有該內(nèi)容的id編號(hào))以及接收到的次數(shù)，按照接收次數(shù)由多到少排序。兩個(gè)記錄中所記載的內(nèi)容數(shù)量通常需大于節(jié)點(diǎn)所能夠緩存的內(nèi)容數(shù)量，這樣可以在節(jié)點(diǎn)位置變化巨大的情況下有效地對(duì)整個(gè)緩存進(jìn)行及時(shí)更新。任意時(shí)刻t，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ni接收到的請(qǐng)求為request_rcvi。具體步驟如下：

①需要內(nèi)容下載的用戶(hù)發(fā)出內(nèi)容下載請(qǐng)求；

②移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ni接收到其周?chē)秶鷥?nèi)請(qǐng)求用戶(hù)發(fā)出的請(qǐng)求，得到內(nèi)容請(qǐng)求的集合request_rciv,同時(shí)記錄自己當(dāng)前時(shí)刻所處的位置；

③移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ni將內(nèi)容請(qǐng)求的集合request_rcvi做進(jìn)一步處理：將重復(fù)的請(qǐng)求合并，并記錄次數(shù)。

第二步：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ni根據(jù)接收到的請(qǐng)求request_rciv對(duì)記錄lru和lfu進(jìn)行更新。

具體更新規(guī)則如下(本步驟中，①和②的順序可以更換)：

①lru記錄更新：收到請(qǐng)求后，將最新收到的請(qǐng)求進(jìn)行記錄，同時(shí)將距離當(dāng)前時(shí)刻最遠(yuǎn)的相應(yīng)數(shù)量的請(qǐng)求記錄刪除，最多保留m個(gè)請(qǐng)求記錄，并記錄收到請(qǐng)求內(nèi)容cm的時(shí)間tm；

②lfu記錄更新：收到請(qǐng)求后，更新之前已收到的請(qǐng)求記錄的次數(shù)，第一次收到的請(qǐng)求則隨機(jī)排序記錄在最后，次數(shù)為一次，保留次數(shù)最多的m＝30個(gè)請(qǐng)求記錄，其余刪除，并記錄收到請(qǐng)求內(nèi)容cm的次數(shù)fm。

第三步：重復(fù)第一步和第二步直到時(shí)刻t，(t的數(shù)值對(duì)緩存更新的次數(shù)有著直接的影響，t越大，則更新次數(shù)越少，整個(gè)內(nèi)容更新的工作量越少。在本專(zhuān)利中，t取值為1天，即每天對(duì)緩存的內(nèi)容進(jìn)行一次更新。)這里，t＝86400秒，即每天更新緩存空間一次，計(jì)算如下參數(shù)：

①計(jì)算第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置波動(dòng)因子αi，該因子反映緩存節(jié)點(diǎn)在不同時(shí)刻所處位置相對(duì)的波動(dòng)程度。其計(jì)算公式如下：

其中，i表示第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，j表示移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)，(xij,yij)表示第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的坐標(biāo)，xij表示第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的橫坐標(biāo)，yij表示第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的縱坐標(biāo)，k表示移動(dòng)k次，表示第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)k次位置變動(dòng)的中心位置的坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，

②計(jì)算lru記錄中第m個(gè)內(nèi)容cm的價(jià)值v_lrum，其意味著最新接收到的內(nèi)容下載請(qǐng)求對(duì)內(nèi)容更新影響最大，計(jì)算公式為：

③計(jì)算lfu記錄中第m個(gè)內(nèi)容cm的價(jià)值v_lfum，其意味著接收次數(shù)越多的內(nèi)容下載請(qǐng)求對(duì)內(nèi)容更新影響越大，計(jì)算公式為：

④計(jì)算第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)最大位置波動(dòng)因子li，其表征不同節(jié)點(diǎn)之間位置波動(dòng)的差異，計(jì)算公式為：其中，β為一常數(shù)，表示映射后像的分布密集程度，其取值范圍是(1,+∞)，β越小，分布越稀疏。

⑤對(duì)第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)而言，內(nèi)容cm的可更新概率計(jì)算公式為：

其中，μ為權(quán)重因子，代表lru和lfu兩類(lèi)記錄的相對(duì)重要程度，取值范圍是(0,1)。表示內(nèi)容cm需要通過(guò)更新緩存空間進(jìn)而被緩存的概率大小，越大表示進(jìn)行內(nèi)容更新操作概率越大。

第四步：緩存內(nèi)容更新，具體更新規(guī)則為：如果則第i個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)緩存內(nèi)容cm，γ表示更新概率閾值，取值范圍是(0,1)。當(dāng)緩存空間有剩余時(shí)，直接緩存內(nèi)容cm；當(dāng)緩存空間已滿時(shí)，刪除緩存空間中最早緩存的內(nèi)容c′，然后緩存內(nèi)容cm。這里，更新概率閾值取值為：γ＝0.001。

如圖5所示，本方法有著較高的緩存命中率，而方案1由于不考慮緩存節(jié)點(diǎn)的位置移動(dòng)，過(guò)多依賴(lài)于偏離自己較遠(yuǎn)的位置處收到的內(nèi)容下載請(qǐng)求，以致對(duì)緩存內(nèi)容更新產(chǎn)生負(fù)面影響，最終效果極差。

進(jìn)一步地，上述基于位置變化的聯(lián)合lru與lfu的緩存更新方法，其特征在于，所述緩存列表包括每一個(gè)所述內(nèi)容cm的id編號(hào)、每一個(gè)所述內(nèi)容cm的緩存地址以及每一個(gè)所述內(nèi)容cm的緩存時(shí)間中的一個(gè)或多個(gè)。

同時(shí)，本申請(qǐng)還提供一種基于位置變化的聯(lián)合lru與lfu的緩存更新方法的通信裝置，包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊、lru記錄存儲(chǔ)模塊、lfu記錄存儲(chǔ)模塊以及緩存單元，其特征在于，所述通信裝置還包括緩存更新計(jì)算模塊；

所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊的信號(hào)接收端構(gòu)成所述通信裝置的輸入端，所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊的數(shù)據(jù)端同時(shí)連接所述lru記錄存儲(chǔ)模塊的輸入端、所述lfu記錄存儲(chǔ)模塊的輸入端、以及所述緩存單元的輸入端，所述lru記錄存儲(chǔ)模塊的輸出端以及所述lfu記錄存儲(chǔ)模塊的輸出端同時(shí)連接所述緩存更新計(jì)算模塊的輸入端，所述緩存更新計(jì)算模塊的輸出端連接所述緩存單元的控制端，所述緩存單元的輸出端連接所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊的數(shù)據(jù)端，所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊的信號(hào)發(fā)送端構(gòu)成所述通信裝置的輸出端；

所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊用于將信號(hào)接收端接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述通信裝置能夠處理的數(shù)據(jù)內(nèi)容cm，同時(shí)將所述緩存單元輸出的所述數(shù)據(jù)內(nèi)容cm轉(zhuǎn)化為蜂窩網(wǎng)絡(luò)信號(hào)并發(fā)送；

所述lfu記錄存儲(chǔ)模塊用于記錄所述緩存單元內(nèi)每一個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容cm的id號(hào)及其請(qǐng)求次數(shù)fm；

所述lru記錄存儲(chǔ)模塊用于記錄所述緩存單元內(nèi)每一個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容cm的id號(hào)及其請(qǐng)求時(shí)間tm；

所述緩存單元用于根據(jù)所述緩存更新計(jì)算模塊的控制指令，緩存所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊接收到的所述數(shù)據(jù)內(nèi)容cm；并根據(jù)所述緩存更新計(jì)算模塊的控制指令，向所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信模塊輸出其緩存的相應(yīng)數(shù)據(jù)內(nèi)容；

所述緩存更新計(jì)算模塊用于響應(yīng)所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)內(nèi)容請(qǐng)求，控制所述緩存單元輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容；所述緩存更新計(jì)算模塊同時(shí)用于讀取所述lfu記錄存儲(chǔ)模塊以及所述lru記錄存儲(chǔ)模塊中的記錄，結(jié)合所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)中記錄的所述通信裝置的位置信息，控制所述緩存單元緩存相應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容cm。

同時(shí)，基于上述的通信裝置以及緩存更新方法，還可構(gòu)造一種緩存內(nèi)容請(qǐng)求命中率更高的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)。所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，包括至少一個(gè)具有緩存功能的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行緩存更新的步驟如下：

步驟d-1，計(jì)算本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置波動(dòng)因子然后跳轉(zhuǎn)至步驟d-2；其中，j表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)，(xj,yj)表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的坐標(biāo)，xj表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的橫坐標(biāo)，yj表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)第j次移動(dòng)后所處位置的縱坐標(biāo)，k表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)總次數(shù)，表示本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置坐標(biāo)，為本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置橫坐標(biāo)，為本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)k次移動(dòng)的中心位置縱坐標(biāo)；

步驟d-2，計(jì)算本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收的所述內(nèi)容下載請(qǐng)求中，每一個(gè)內(nèi)容cm的lru價(jià)值以及每一個(gè)內(nèi)容cm的lfu價(jià)值然后跳轉(zhuǎn)至步驟d-3；其中，tm為lru記錄中收到所述內(nèi)容cm的下載請(qǐng)求的時(shí)間，fm為lfu記錄中收到所述內(nèi)容cm的下載請(qǐng)求的次數(shù)，m為本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)lru記錄與lfu記錄的數(shù)目；

步驟d-3，計(jì)算本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)最大位置波動(dòng)因子然后跳轉(zhuǎn)至步驟d-4；其中，常數(shù)β取值范圍為(1,+∞)；

步驟d-4，計(jì)算本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收的所述內(nèi)容下載請(qǐng)求中，每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm＝α(μ×v_lrum+(1-μ)×v_lfum)l，然后跳轉(zhuǎn)至步驟d-5；其中，所述權(quán)重因子μ的取值范圍是(0,1)；

步驟d-5，依次判斷本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收的所述每一個(gè)內(nèi)容cm的更新概率pm，若所述內(nèi)容cm的更新概率pm小于更新概率閾值γ，則不進(jìn)行緩存更新；否則，進(jìn)跳轉(zhuǎn)至步驟d-6；

步驟d-6，判斷本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)緩存空間容量是否足夠存放所述內(nèi)容cm，若容量足夠增在本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)緩存空間內(nèi)緩存所述內(nèi)容cm，更新緩存列表；否則，先按照緩存時(shí)間從舊到新的順序依次刪除本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)緩存空間內(nèi)的內(nèi)容，直至剩余的緩存空間足夠存放所述內(nèi)容cm，然后在本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)緩存空間內(nèi)緩存所述內(nèi)容cm，更新緩存列表。

其中，步驟d-1至步驟d-3之間的運(yùn)算順序可以互換。

進(jìn)一步，上述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，所述每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在接收到內(nèi)容下載請(qǐng)求后，響應(yīng)步驟如下：

步驟a，記錄本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ni當(dāng)前位置坐標(biāo)，并合并本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到的內(nèi)容重復(fù)的所述下載請(qǐng)求，然后根據(jù)合并后的內(nèi)容下載請(qǐng)求更新所述lru記錄與所述lfu記錄，跳轉(zhuǎn)至步驟b；

步驟b，查詢(xún)本移動(dòng)節(jié)點(diǎn)內(nèi)緩存的內(nèi)容，根據(jù)所述下載請(qǐng)求，向依次向所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)所請(qǐng)求的內(nèi)容，跳轉(zhuǎn)至步驟c；

步驟c，判斷是否到達(dá)緩存更新時(shí)刻，若到達(dá)緩存更新時(shí)刻，則跳轉(zhuǎn)至步驟d；否則，回到步驟a；

步驟d，按照所述步驟d-1至所述步驟d-6更新緩存(其中步驟d-1至步驟d-3也可同時(shí)并行處理)，跳轉(zhuǎn)至步驟e；

步驟e，判斷是否接收到新的內(nèi)容下載請(qǐng)求，若是，則跳轉(zhuǎn)至步驟a；否則，結(jié)束。

進(jìn)一步，上述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，所述緩存更新時(shí)刻由所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一設(shè)定，或由每一個(gè)所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自行設(shè)定。所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)由所述移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供，或由所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自行計(jì)算確定。

本發(fā)明的適用范圍是引入d2d通信的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具有緩存流行文件能力的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，以提高網(wǎng)絡(luò)提供內(nèi)容下載服務(wù)的能力，提高用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量為目的，通過(guò)構(gòu)建基于位置變動(dòng)的聯(lián)合lru與lfu的內(nèi)容價(jià)值模型來(lái)實(shí)現(xiàn)更加有效的內(nèi)容緩存。與傳統(tǒng)方法中只考慮內(nèi)容緩存方案設(shè)計(jì)的研究場(chǎng)景不同，本發(fā)明主要考慮對(duì)已緩存的內(nèi)容進(jìn)行有限的更新，而不是對(duì)整個(gè)緩存空間進(jìn)行重新緩存。每隔一段時(shí)間便將緩存空間清空并根據(jù)新的緩存方案緩存內(nèi)容，盡管可能有著較高的緩存命中率，但是其所需要付出的計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)極大，不僅需要收集大量的信息，還因?yàn)橹匦戮彺娑枰螺d大量流行內(nèi)容填滿整個(gè)緩存空間，因此，考慮每次只是更新一部分內(nèi)容，從而大大減少了內(nèi)容緩存的工作量。在這一目的下，為了能夠盡可能增大緩存命中率，大量的文獻(xiàn)考慮了聯(lián)合lru與lfu的緩存內(nèi)容更新策略設(shè)計(jì)方案，而本發(fā)明在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了用戶(hù)移動(dòng)的情形，這將更具有實(shí)際意義。特別地，考慮到節(jié)點(diǎn)所能夠獲取信息的能力有限以及集中式計(jì)算所帶來(lái)的巨大計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)，本發(fā)明僅僅采用了節(jié)點(diǎn)自身所擁有的信息，例如節(jié)點(diǎn)位置變化、所接收到的內(nèi)容請(qǐng)求、時(shí)間等信息，節(jié)點(diǎn)利用有限信息及基于位置變動(dòng)的聯(lián)合lru與lfu的內(nèi)容價(jià)值模型，實(shí)時(shí)更新緩存的內(nèi)容，在一定程度上實(shí)現(xiàn)計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)與緩存命中率之間的平衡。

本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)引入d2d通信方式后，可以在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)處緩存流行文件，當(dāng)周?chē)杏脩?hù)發(fā)出相應(yīng)文件的請(qǐng)求時(shí)，兩者可以直接建立d2d鏈路，從而網(wǎng)絡(luò)可以以較快的速率、較低的時(shí)延完成對(duì)用戶(hù)的服務(wù)。與傳統(tǒng)方法中只考慮內(nèi)容緩存方案設(shè)計(jì)的研究場(chǎng)景不同，基于位置變動(dòng)的聯(lián)合lru與lfu的緩存更新策略設(shè)計(jì)方法主要考慮對(duì)已緩存的內(nèi)容進(jìn)行有限的更新，而不是對(duì)整個(gè)緩存空間進(jìn)行重新緩存，從而大大減少了內(nèi)容緩存的工作量。此外，在已有的考慮lru與lfu的緩存內(nèi)容更新策略設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮了用戶(hù)移動(dòng)的情形，更具有實(shí)際意義。特別地，考慮到節(jié)點(diǎn)所能夠獲取信息的能力有限以及集中式計(jì)算所帶來(lái)的巨大計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)，本發(fā)明僅僅采用了節(jié)點(diǎn)自身所擁有的信息，例如節(jié)點(diǎn)位置變化、所接收到的內(nèi)容請(qǐng)求、時(shí)間等信息，節(jié)點(diǎn)利用有限信息及基于位置變動(dòng)的聯(lián)合lru與lfu的內(nèi)容價(jià)值模型，實(shí)時(shí)更新緩存的內(nèi)容，在保證緩存命中率的同時(shí)，不會(huì)進(jìn)一步增加計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。