[发明专利]一种雾无线接入网中基于图论的协作缓存方法

说明书

本发明公开了一种雾无线接入网中基于图论的协作缓存方法，包括如下步骤：1、根据F‑AP节点间的距离和负载差，构建接入层F‑AP的连接边集合；2、构建接入层邻接表集合；3、构建最大完全子图4、对接入层的F‑AP节点划分候选协作缓存簇，并计算每个候选协作缓存簇的前传卸载增量值5、以候选协作缓存簇作为顶点，前传卸载增量值作为权值，在含有相同F‑AP的两个不同候选协作缓存簇对应的顶点之间建立边，构建图；6、求解顶点集合的最大权独立子集，所述最大权独立子集中顶点对应的候选协作缓存簇即为使前传卸载量最大的协作缓存簇集合。该方法可以对雾无线接入网中的F‑AP进行合理分簇，且计算复杂度低、全局性能较高。

技术领域

本发明涉及一种雾无线接入网中基于图论的协作缓存方法，属于5G移动通信系统中的缓存技术领域。

背景技术

雾无线接入网(F-RAN，Fog-Radio Access Network)作为5G通信系统的新型系统架构，以其缓解前传拥塞和降低通信时延等方面的巨大优势，得到了通信领域的广泛关注。F-RAN中的雾无线接入节点F-AP(Fog-Access Point)能够在非高峰时刻提前缓存流行内容，这是实现前传卸载和时延降低的关键。但是F-AP的存储空间有限，而F-AP覆盖区域上的内容流行度分布较为分散，F-RAN的边缘缓存性能增益因而受到极大地制约。将F-AP划分成簇，节点之间以协作的方式部署并共享缓存内容，可使得节点簇内的缓存容量扩大，簇内的内容流行度分布情况也随之改善，协作缓存可以为进一步提升5G系统性能增益带来巨大帮助。

实际场景中由于F-AP之间的内容流行度分布差异较为复杂，而F-AP呈现密集部署状态，F-AP覆盖区域上的内容请求达到率也随时间变化且不均匀分布，这些因素导致从大量的雾无线接入节点中快速准确地选择合适的协作节点簇非常困难，而不准确的分簇方案极易导致协作缓存的局部性能提升而全局性能较差的结果。

在雾无线接入网中，以往曾假设不同的雾无线接入节点覆盖区域上的内容流行度分布均相同，即服从全局内容流行度分布，在这种假设条件下，若簇内节点数量相同，选择哪些节点成簇进行协作对协作缓存的性能增益是没有影响的，而实际情况下，因用户所具备的独有的内容偏好性，不同的区域上的内容流行度分布存在着较为复杂的差异，在考虑到本地内容流行度分布的差异性之后，协作簇的构建方式直接影响簇内内容流行度分布，从而影响缓存内容部署以及所有节点协作缓存所能获得的前传卸载量，如何将密集部署的雾无线接入节点快速准确地构建为合适的协作簇，使得簇内内容流行度分布的集中性以及簇间内容流行度分布的差异性均得以优化，从而最大程度的提升所有雾无线接入节点协作缓存的总前传卸载量，这是一个非常复杂的问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种雾无线接入网中基于图论的协作缓存方法，该方法可以对雾无线接入网中的F-AP进行合理分簇，且计算复杂度低、全局性能较高。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种雾无线接入网中基于图论的协作缓存方法，所述雾无线接入网接入层中有N个F-AP，所有F-AP构成集合包括如下步骤：

(1)根据F-AP节点间的距离和负载差，构建接入层F-AP的连接边集合ε；

(2)根据接入层F-AP的边连接集合ε，构建接入层邻接表集合

(3)根据接入层邻接表集合构建最大完全子图

(4)对接入层的F-AP节点划分候选协作缓存簇，并计算每个候选协作缓存簇的前传卸载增量值

(5)将步骤(4)中得到的每一个候选协作缓存簇作为一个顶点，在含有相同F-AP的两个不同候选协作缓存簇对应的顶点之间建立边，构建图，令第n个顶点的权值其中，是步骤(4)中求得的第n个候选协作缓存簇的前传卸载增量值；