1.一种雾计算网络中基于联邦学习的内容缓存和推荐方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
S1:基于IDs的D2D协作模型;
S2:基于深度神经网络的本地内容缓存模型;
S3:基于联邦学习的主动缓存算法;
S4:基于IDs的个性化内容推荐算法;
在所述S1中,根据IDs之间的物理链路质量和社交强度,建立稳定的D2D连接;在社交强度中考虑IDs之间的兴趣相似度,接触强度和社会信任度,在物理链路质量中考虑D2D接触时间和IDs的服务质量QoS需求;当社交强度大于社交强度门限,物理链路质量大于物理链路质量门限,建立D2D连接并共享内容;
在所述S2中,在ID端建立深度神经网络DNN模型,利用历史数据和内容N维特征,训练本地模型参数W同时得到内容偏好,并基于KNN邻近算法找到目标ID的M个邻居IDs进行缓存内容推荐,考虑IDs的职业与年龄,将其推荐的内容作为目标ID的DNN输入,根据目标ID的内容评分进行ID端内容缓存;
在所述S3中,联邦学习FL是一个分布式框架,在用户本地更新模型参数并在服务器端进行全局模型聚合,无需上传本地数据,避免用户隐私泄露,同时降低通信带宽需求;在FN端聚合IDs上传的模型参数,并基于用户的活跃度,聚合全局模型,基于在线流行度预测算法缓存最受欢迎的内容;为进一步降低通信开销,提出基于K均值的压缩算法,对上传的模型参数进行压缩;
在所述S3中,K均值的梯度压缩算法由两个步骤组成:首先将上传的模型梯度根据梯度值大小划分,当梯度值大于0为重要梯度,当梯度值略等于0,则为次要梯度;其次,将重要梯度进行聚类,利用同一梯度集合中的平均值得到第j个簇的质心值,来近似其梯度,且ID只上传质心值,以减少通信流量;
在所述S4中,在FN端,引入ID的忍耐阈值,当ID对内容的偏好大于忍耐阈值时,成为推荐列表的候选项,再考虑ID在t时隙内的请求内容差异度,即各请求内容偏好的方差,假如大于限定值时,表示用户更愿意请求不相似的内容,候选列表将去掉与t时隙请求内容相似的内容;假如小于一个限定值时,候选列表将去掉初级候选项中与t时隙请求内容不相似的内容,再基于最优推荐算法获得个性化推荐列表;同时在ID端,ID接受推荐列表的概率由先前接受推荐的概率、成功请求推荐内容的概率和推荐用户偏好的偏差确定。