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专利号: 2024104963562
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于网络编码的车联网边缘节点内容缓存方法,其特征在于,包括:若干路边单元RSU作为车联网系统的边缘节点,每个RSU配备有存储器,所述存储器缓存目标内容,待缓存的目标内容由K个数据块组成,并根据每个块的序列号k来标识每个块,

1≤k≤K;

进行车辆用户内容请求模式建模,预测某一台车辆从特定边缘节点获取其需要的内容的概率,基于网络编码方法对RSU进行内容部署,将内容块存储在RSU中,用于提高用户请求的数据直接从RSU获取的概率;

所述进行车辆用户内容请求模式建模具体为:定义R为服务于目标车辆用户的RSU集合,设R按照目标车辆将要访问路边单元RSU的顺序进行排序,即车辆用户将要通过的一系列RSU的集合R={R1, R2, R3…Ri…};记待缓存的源文件包含内容块D={d1, d2, d3, …},并记随机变量 表示该车辆用户在Ri覆盖区逗留时所接收到的最后一个内容块编号的随机变量,定义 ;则车辆用户在Ri覆盖区逗留时下载的内容块集合记为 ;对于第k个内容块能够被车辆用户从处于Ri覆盖区内时下载的概率为: ;

记随机变量 ,为该车辆用户在Ri覆盖区逗留时下载的总内容块数,得到:;

该车辆用户在处于Ri的覆盖范围时下载第k个内容块的概率 为:;

或 ;

且在Ri的覆盖范围下该车辆用户平均下载的文件块数为: ;

所述网络编码方法设某个源文件Y经过分割操作后包含n个内容块 ;编码过程记为 ,其中 称为编码矩阵, 则是编码运算后产生的 个编码块集合,其中 ,集合中的任意一个编码块 是由n个源数据块在一个选定的有限域上的线性组合生成:;

其中,向量 亦称为编码块 的编码向量,元素是从运算有限域中随机生成的;

所述基于网络编码方法对路边单元RSU进行内容部署具体为:输入待缓存内容文件Y和RSU集合R={R1, R2,…Ri…};

对源文件Y进行分块;

生成编码向量矩阵C;

生成编码块集合E;

按顺序对每个RSU进行内容部署

(1)估算车辆用户处于Ri时平均下载块数E(Si),为随机变量;

(2)从E中选择E(Si)个编码块,记为Ei,并存储入Ri;

(3)E=E‑Ei;

当所有RSU都已缓存文件时结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于网络编码的车联网边缘节点内容缓存方法,其特征在于,如认为车辆用户由于逗留在不同RSU覆盖范围的时间是独立的,即车辆用户在不同RSU的下载内容块数是独立的,则。

3.根据权利要求1所述的一种基于网络编码的车联网边缘节点内容缓存方法,其特征在于,若该车辆用户处于不同Ri的覆盖范围时所下载内容块数Si独立则且同分布,则该车辆用户将要在其处于Ri的覆盖范围时下载第k个内容块的概率 为: ,其中, 是S的概率密度函数,*表示卷积运算。

4.一种基于网络编码的车联网边缘节点内容缓存系统,包括车联网系统、边缘节点,其特征在于,若干路边单元RSU作为车联网系统的边缘节点,每个路边单元RSU配备有存储器,所述存储器缓存目标内容,待缓存的目标内容由K个数据块组成,并根据每个块的序列号k来标识每个块,1≤k≤K;

所述车联网系统包括基于网络编码的RSU内容部署模块,进行车辆用户内容请求模式建模,基于网络编码方法对路边单元RSU进行内容部署;

基于网络编码的RSU内容部署模块定义R为服务于目标车辆用户的路边单元RSU集合,设R按照目标车辆将要访问路边单元RSU的顺序进行排序,即车辆用户将要通过的一系列RSU的集合R={R1, R2, R3…Ri…};记待缓存的源文件包含内容块D={d1, d2, d3, …},并记随机变量 表示该车辆用户在Ri覆盖区逗留时所接收到的最后一个内容块编号的随机变量,定义 ;则车辆用户在Ri覆盖区逗留时下载的内容块集合记为 ;对于第k个内容块能够被车辆用户从处于Ri覆盖区内时下载的概率为:;

记随机变量 为该车辆用户在Ri覆盖区逗留时下载的总内容块数,得到:;

该车辆用户在处于Ri的覆盖范围时下载第k个内容块的概率 为:;

或 ;

且在Ri的覆盖范围下该车辆用户平均下载的文件块数为: ;

所述网络编码方法设某个源文件Y经过分割操作后包含n个内容块 ;编码过程记为 ,其中 称为编码矩阵, 则是编码运算后产生的 个编码块集合,其中 ,集合中的任意一个编码块 是由n个源数据块在一个选定的有限域上的线性组合生成:;

其中,向量 亦称为编码块 的编码向量,元素是从运算有限域中随机生成的;

所述基于网络编码方法对路边单元RSU进行内容部署具体为:输入待缓存内容文件Y和RSU集合R={R1, R2,…Ri…};

对源文件Y进行分块;

生成编码向量矩阵C;

生成编码块集合E;

按顺序对每个RSU进行内容部署

(1)估算车辆用户处于Ri时平均下载块数E(Si),为随机变量;

(2)从E中选择E(Si)个编码块,记为Ei,并存储入Ri;

(3)E=E‑Ei;

当所有RSU都已缓存文件时结束。