【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及网络通信，尤其涉及一种面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法。
技术介绍
1、移动边缘缓存网络(mobile edge caching networks，mec)具有高速、低延迟的特性，可以通过将热门内容提前存储在离用户更近的边缘服务器或设备上，减轻核心网络的负载，降低传输延迟，提高数据访问速度。同时，结合设备对设备(device-to-device，d2d)通信技术，mec网络允许用户之间直接进行内容分享，可更有效地利用用户设备的存储空间。然而，由于边缘节点和用户设备的存储空间有限，且用户设备会频繁地移动位置，mec网络面临的主要问题是如何高效管理存储空间，以最大化存储空间的利用率。
2、研究者们引入了稀疏网络编码技术，通过对待缓存内容进行编码，然后再分布式地存储到用户设备上。当内容请求用户需要获取某个内容(文件)时，只需要从这些用户设备上获取到若干编码块即可解码出原文件。由于避免了数据块价值各异问题，网络编码方法极大地提高了内容分发、调度效率，增强了系统的鲁棒性。同时，稀疏网络编码参与编码的数据块量少，具有编码效率低、解码时延小等优势，更适用于mec网络的应用场景。
3、但是，近年来研究人员发现随着携有缓存内容的节点离开，基于网络编码的分布式存储系统通常只能在某个用户请求文件失效时才意识到系统内存储的目标文件不可用，这将难以保证系统的服务质量。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种面向基于稀疏网络编码的
2、技术方案：本专利技术包括如下步骤：
3、(1)节点失效，缓存内容丢失；
4、(2)根据缓存节点的稀疏编码内容，针对节点离开后的恢复问题，构建缓存节点失效内容修复方法；
5、(3)根据缓存节点失效内容修复方法，进行移动边缘缓存网络失效内容修复。
6、进一步地，所述步骤(1)中编码内容管理模式包括：
7、在基于网络编码的mec网络中，用户设备存储的内容是编码块，如果某个源文件x分片操作后包含源数据块x1，x2，...，xn，那么任意一个编码块b是由n个源数据块在某有限域上的线性组合生成：
8、b＝c·x＝(ci，...，cn)·(x1，...，xn)t，
9、不失一般性，若记非零元为ci和cj，则可记b为在非零元ci和cj的非零取值不影响价值的情况下，直接简称为bi，j，即：
10、bi，j＝cixi+cjxj.
11、进一步地，所述步骤(2)中缓存节点失效内容修复策略包括能耗计算模型：
12、假设所考虑的mec网络包含n个缓存节点，记为cn＝{cn1，cn2，...，cnn}和u个边缘节点，记为ebs＝{ebs1，ebs2，...，ebsu}；每个缓存节点最多可存储c个编码块，且不会存重复的编码块，一个节点向距离d的节点发送lbit数据的能耗表示为：
13、
14、接收数据能耗为：
15、er＝lee，
16、其中，ee是发射电路每发送1bit信息的能量消耗，εfs是自由空间损耗系数，εmp是多径衰弱损耗系数，d0是自由空间传输模式和多径衰弱传输模式的切换阈值。
17、进一步地，所述步骤(2)包括周边缓存节点不可生成编码块、周边缓存节点可恢复部分编码块以及周边缓存节点可生成全部编码块三种编码情况。
18、进一步地，所述周边缓存节点不可生成编码块所需的恢复时延和能耗可表示为：
19、
20、
21、其中，di，ebs表示后备节点i和边缘节点ebs之间的通信距离。
22、进一步地，所述周边缓存节点可恢复部分编码块以及周边缓存节点可生成全部编码块时，需获取周边的可生成编码块的备用缓存节点集合对r，关键在查找本专利技术构建的二维表，所述二维表每行对应一个编码块的编码向量，用户设备/缓存节点在时刻t关于文件f的缓存内容查找表cctt的第i行元素含义如下：
23、
24、在编码内容损失后的恢复过程中需要频繁生成某一编码块，通过缓存内容查找表判断在t时刻某用户设备是否能够产生某编码块bm，n，即查该用户设备对应文件的每一行，使得存在k∈{1，...，n}，满足且
25、进一步地，所述获取周边的备用缓存节点集合对r算法包括：
26、获取初始用户设备信息；
27、某个缓存节点失效，按顺序选中两个后备节点，查找cct表与失效节点每个编码块对比；
28、如果cct表中找到可用编码块，当前两个后备节点内的数据可再编码生成ci，记录在集合r中；
29、如果cct表中未找到可用编码块，重复查找cct表与失效节点编码块对比。
30、进一步地，所述周边缓存节点可恢复部分编码块恢复的最优恢复时延和能耗表示为：
31、
32、
33、进一步地，所述周边缓存节点可生成全部编码块恢复的最优恢复时延表示为：
34、
35、最优恢复能耗为：
36、
37、则恢复失效节点i丢失的所有数据块ci的优恢复时延costd和能耗coste为：
38、
39、
40、进一步地，所述步骤(3)中网络缓存节点失效的修复算法包括：
41、获取初始用户设备信息；
42、按顺序对失效节点每个编码块ci执行恢复操作；
43、得出失效节点恢复最优恢复时延和最优恢复能耗即确定了最优修复模型。
44、有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下显著优点：通过mec网络缓存节点失效的启发式恢复算法，找出丢失数据的最优恢复策略；通过引入稀疏网络编码技术提升了移动边缘缓存网络健壮性，降低了丢失内容恢复能耗及时延，提高了数据传输效率。
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1.一种面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述步骤(1)中编码内容管理模式包括：
3.根据权利要求1所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述步骤(2)中缓存节点失效内容修复策略包括能耗计算模型：
4.根据权利要求1所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述步骤(2)包括周边缓存节点不可生成编码块、周边缓存节点可恢复部分编码块以及周边缓存节点可生成全部编码块三种编码情况。
5.根据权利要求4所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述周边缓存节点不可生成编码块所需的恢复时延和能耗可表示为：
6.根据权利要求4所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述周边缓存节点可恢复部分编码块以及周边缓存节点可生成全部编码块时，需获取周边的可生成编码块的备用
7.根据权利要求6所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述获取周边的备用缓存节点集合对R算法包括：
8.根据权利要求4所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述周边缓存节点可恢复部分编码块恢复的最优恢复时延和能耗表示为：
9.根据权利要求4所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述周边缓存节点可生成全部编码块恢复的最优恢复时延表示为：
10.根据权利要求1所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述步骤(3)中网络缓存节点失效的修复算法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述步骤(1)中编码内容管理模式包括：
3.根据权利要求1所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述步骤(2)中缓存节点失效内容修复策略包括能耗计算模型：
4.根据权利要求1所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述步骤(2)包括周边缓存节点不可生成编码块、周边缓存节点可恢复部分编码块以及周边缓存节点可生成全部编码块三种编码情况。
5.根据权利要求4所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述周边缓存节点不可生成编码块所需的恢复时延和能耗可表示为：
6.根据权利要求4所述的面向基于稀疏网络编码的移动边缘缓存网络失效内容修复方法，其特征在于：所述周...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡夏芸，夏欣然，柯亚琪，杨余旺，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：
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