基于粒子群算法的D2D内容边缘缓存架构策略

发布时间：2021-11-21 00:57

　　在通信网络基础设施瘫痪的极端情况下,如何保证救援终端设备网络的互联互通以及高效集中控制,解决指挥现场各类信息汇聚、共享是关键问题。为了延续信息传输,减小中断概率,研究边缘缓存辅助的终端直通（device-to-device,D2D）通信覆盖网,通过内容预置的方式,建立D2D通信边缘缓存架构,以缓存指数最大化为优化方式,通过检测终端节点的缓存架构构建D2D覆盖网虚拟逻辑映射通道,提出了应急条件下基于自适应惯性权重二进制粒子群算法的单兵终端设备D2D内容边缘缓存架构策略。实验结果表明,该算法边缘缓存预置策略具有较高的缓存指数且有利于信息更好的传输。 

【文章来源】：计算机科学. 2020,47(S2)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

D2D边缘缓存系统框架

图2显示了4种算法得到的缓存策略下系统缓存指数随Zipf分布文件热度指数z的变化情况。因为当热度指数较小时,热度值高的文件的请求频率与热度值低的文件的请求频率相差不大,ADA策略使设备优先缓存文件请求热度值高的文件,热度值低的文件很少存储,在单兵设备动态移动的资源区域内,随机缓存会存在比ADA缓存更好的整个系统缓存指数表现,但当热度指数z提高,两者文件请求频率相差变大,使得ADA缓存指数优于随机缓存。在需求文件数量D较小时,可通过贪婪遍历得到与ABPSO相同的最优解,在当前的实验环境下,以及相同的迭代次数下,在需求文件较大时,贪婪遍历的遍历效率值较低,ABPSO得到的结果优于贪婪遍历策略。同时我们也可以观察到,ABPSO得到的缓存策略在z变化过程中都优于另外两种算法,说明了本文算法的有效性。图3给出了4种算法得到的缓存策略下系统缓存指数随D2D通信缓存距离R的变化对比。由于该覆盖网边缘缓存系统模型中单兵终端设备移动区域位置分布满足概率密度为λ的齐次泊松过程,变化函数图像呈现泊松分布凸函数性质,随着通信缓存距离R递增,缓存指数先变大后变小,在此模型中通信距离在40左右时取得极值。对比可知,本文算法的性能优于基准算法。

图3给出了4种算法得到的缓存策略下系统缓存指数随D2D通信缓存距离R的变化对比。由于该覆盖网边缘缓存系统模型中单兵终端设备移动区域位置分布满足概率密度为λ的齐次泊松过程,变化函数图像呈现泊松分布凸函数性质,随着通信缓存距离R递增,缓存指数先变大后变小,在此模型中通信距离在40左右时取得极值。对比可知,本文算法的性能优于基准算法。结束语 针对应急条件下D2D终端设备通信边缘缓存策略,以缓存指数最大化为优化方式,本文提出了基于自适应惯性权重二进制粒子群算法(ABPSO)的单兵设备D2D内容边缘缓存架构策略。仿真实验结果表明,本文算法得到的缓存策略相比另外两种对比算法具有更优越的性能表现。但是,本文算法的仿真仍具有一定局限性,在复杂的网络通信传输中,存在信道衰落[15]以及链路冲突等复杂因素,在今后的研究中需要考虑在这些因素综合干扰下造成的信道受阻等情况。

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种带变异算子的自适应惯性权重二进制粒子群优化算法[J]. 王越,邱飞岳,郭海东.  小型微型计算机系统. 2019(04)
[2]一种求解非线性规划问题的粒子群算法[J]. 赵佳鑫,高岳林,陈群林.  宁夏大学学报(自然科学版). 2017(01)



本文编号：3508438