本發(fā)明涉及通信技術領域，特別是指一種基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D內容分發(fā)方法

背景技術：

近年來，隨著多媒體技術與移動網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的無線蜂窩網(wǎng)絡已無法滿足用戶對于帶寬的需求。業(yè)界提出了Device-to-Device(設備到設備，D2D)連接使得移動終端可以互相交換數(shù)據(jù)，輔助蜂窩網(wǎng)絡進行內容分發(fā)。然而無線移動D2D網(wǎng)絡雖然有傳輸速度快、通信資費低的優(yōu)點，但同時也存在通信范圍受限，網(wǎng)絡拓撲多變的缺點。當網(wǎng)絡中的節(jié)點移動較為頻繁時，D2D連接可能會因節(jié)點移動出通信范圍而中斷，進而導致傳輸失敗。

目前針對該問題主要有兩種解決思路：(1)請求發(fā)生前預先部署緩存資源；(2)請求發(fā)生后篩選最佳中繼節(jié)點。

第一種思路綜合考量全網(wǎng)中的節(jié)點與數(shù)據(jù)資源，使用特定機制優(yōu)化緩存資源部署位置，此種方式特點是未雨綢繆，主動優(yōu)化資源部署而不依賴請求信息，協(xié)作緩存方法是其中的代表，Zhuo等人提出根據(jù)“中心度”來優(yōu)化緩存部署的協(xié)作緩存機制?！爸行亩取笔怯晒?jié)點的地理位置、連接度等參數(shù)綜合計算而來，用來判斷該節(jié)點可能參與傳輸?shù)母怕??！爸行亩取睌?shù)值會隨節(jié)點移動而變化，網(wǎng)絡中的資源部署因此保持著動態(tài)優(yōu)化，由此可緩解D2D網(wǎng)絡中節(jié)點頻繁移動的問題。但該方法的缺點是小區(qū)內的資源分布不平均，在靠近小區(qū)邊緣的區(qū)域緩存資源較為匱乏，若請求節(jié)點在此發(fā)起請求，則很難在短時間內獲得足夠的資源。

第二種思路主要研究在請求開始后如何篩選最佳的中繼節(jié)點，代表方法是機會路由，機會路由充分利用無線信道的廣播特性，基于特定測度自動選擇每跳中的最佳中繼節(jié)點，該方法根據(jù)每一跳傳輸完成后的結果來選擇最佳中繼節(jié)點，以此可解決節(jié)點移動的隨機性問題，但該方法每一跳傳輸時均需將資源廣播至通信范圍內的全部節(jié)點，對信道與節(jié)點資源有著極大的浪費。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D內容分發(fā)方法，以解決現(xiàn)有技術所存在的當請求節(jié)點在緩存資源匱乏的位置發(fā)起請求時難以在短時間內獲得足夠的請求數(shù)據(jù)，以及將請求的數(shù)據(jù)廣播至通信范圍內的全部節(jié)點會造成信道與節(jié)點資源浪費的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供一種基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D內容分發(fā)方法，包括：

步驟1，根據(jù)請求節(jié)點的移動趨勢信息和請求數(shù)據(jù)信息，獲取所需的緩存預置區(qū)域的數(shù)目與位置；

步驟2，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息，獲取中繼節(jié)點，所述中繼節(jié)點用于在所述請求節(jié)點到達所述緩存預置區(qū)域之前，將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)攜帶至所述緩存預置區(qū)域；

步驟3，當所述請求節(jié)點到達所述緩存預置區(qū)域后，在每個緩存預置區(qū)域獲取部分的請求數(shù)據(jù)，并通過所有的緩存預置區(qū)域協(xié)作來獲得全部的請求數(shù)據(jù)。

進一步地，所述步驟1之前還包括：

獲取所述請求節(jié)點的移動終點位置及當前位置；

根據(jù)獲取的所述請求節(jié)點的移動終點位置及當前位置，對所述請求節(jié)點的行進路線進行預測，得到所述請求節(jié)點的移動趨勢信息。

進一步地，所述步驟1包括：

步驟11，根據(jù)所述請求數(shù)據(jù)信息中的請求數(shù)據(jù)包大小與D2D通信帶寬，得出所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)所需的傳輸時間；

步驟12，根據(jù)網(wǎng)絡中的節(jié)點密度得出所述緩存預置區(qū)域的半徑；

步驟13，根據(jù)所述緩存預置區(qū)域的半徑與所述請求節(jié)點的移動速度，得出所述請求節(jié)點在所述緩存預置區(qū)域內的期望停留時間；

步驟14，根據(jù)所述傳輸時間與所述期望停留時間，獲取所需的緩存預置區(qū)域的數(shù)目n_a，根據(jù)所述請求數(shù)據(jù)信息中的請求數(shù)據(jù)包大小及所需的緩存預置區(qū)域的數(shù)目n_a得出每個緩存預置區(qū)域所需部署的緩存數(shù)據(jù)量，并將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)按每個緩存預置區(qū)域所需部署的緩存數(shù)據(jù)量進行分塊；

步驟15，按照預設的時間條件，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息和平均移動速度得出所述請求節(jié)點最快取到請求數(shù)據(jù)的位置Dt，并以所述Dt為圓心的區(qū)域作為所述請求節(jié)點最快到達區(qū)域；

步驟16，判斷所述最快到達區(qū)域是否是第一個緩存預置區(qū)域；

步驟17，若是，在確定第一個緩存預置區(qū)域之后，以所述請求節(jié)點的移動終點位置為起點，以緩存預置區(qū)域的直徑為步長，以所述第一個緩存預置區(qū)域的圓心為終點，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息(所述請求節(jié)點的行進路線)，確定下一個緩存預置區(qū)域的圓心位置，直至確定所有緩存預置區(qū)域的圓心位置，其中，各緩存預置區(qū)域的半徑相同。

進一步地，所述步驟15包括：

步驟151，獲取數(shù)據(jù)源節(jié)點的位置Ds；

步驟152，獲取所述請求節(jié)點行進一半路程時的位置

步驟153，根據(jù)所述請求節(jié)點的平均移動速度，獲取從所述請求節(jié)點的當前位置到達時的用時與從所述數(shù)據(jù)源節(jié)點的位置Ds到達時的用時

步驟154，若則取到所述請求節(jié)點的當前位置的中點為否則，則取到所述請求節(jié)點的移動終點位置的中點為

步驟155，迭代執(zhí)行步驟151-步驟154，直至所述請求節(jié)點比所述數(shù)據(jù)源節(jié)點到某地時的用時更長，且不多于30秒，則此時的為所述請求節(jié)點最快取到請求數(shù)據(jù)的位置Dt，其中，所述為第n次迭代時所述請求節(jié)點行進一半路程時的位置。

進一步地，所述步驟16包括：

步驟161，將所述Dt展示給用戶，由用戶確認是否會經(jīng)過此地；

步驟162，若用戶確定會經(jīng)過此地，則將所述最快到達區(qū)域作為第一個緩存預置區(qū)域；

步驟163，若用戶不確定會經(jīng)過此地，則根據(jù)預測的所述請求節(jié)點的行進路線，在所述Dt到所述請求節(jié)點的移動終點位置之間的范圍內選取一個距離所述Dt最近且會經(jīng)過的位置作為第一個緩存預置區(qū)域的圓心。

進一步地，所述步驟2包括：

步驟21，將所述請求節(jié)點的請求數(shù)據(jù)信息、得到的每個緩存預置區(qū)域的圓心坐標、半徑及所需部署的緩存數(shù)據(jù)量發(fā)送給所述數(shù)據(jù)源節(jié)點；

步驟22，查找所述數(shù)據(jù)源節(jié)點通信范圍內的移動節(jié)點，根據(jù)每個移動節(jié)點的移動信息，從查找到的所述數(shù)據(jù)源節(jié)點通信范圍內的移動節(jié)點中選取k個移動節(jié)點作為本次傳輸?shù)闹欣^節(jié)點，將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)分成n_a塊并進行隨機線性網(wǎng)絡編碼處理后向選取的k個中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟23，通過選取的k個中繼節(jié)點將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)攜帶至相應的緩存預置區(qū)域。

進一步地，所述步驟22包括：

步驟221，以第一個緩存預置區(qū)域為目標區(qū)域；

步驟222，判斷每個移動節(jié)點的移動方向，若移動方向將會穿過所述目標區(qū)域的移動節(jié)點的數(shù)目大于k，則比較相應移動節(jié)點的當前位置，選取距離所述目標區(qū)域最近的k個移動節(jié)點作為中繼節(jié)點；否則，則選取移動方向離所述目標區(qū)域中心偏移最少的k個移動節(jié)點作為中繼節(jié)點；

步驟223，以下一個緩存預置區(qū)域為目標區(qū)域，重復步驟222，選取k個中繼節(jié)點，直至所有緩存預置區(qū)域所對應的中繼節(jié)點選擇完成；

步驟224，將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)包平均分為n_a塊，將平均分成的n_a塊數(shù)據(jù)塊繼續(xù)分塊，對繼續(xù)分塊后的數(shù)據(jù)使用隨機線性網(wǎng)絡編碼進行編碼；

步驟225，將編碼后的數(shù)據(jù)塊發(fā)送至每個緩存預置區(qū)域對應的中繼節(jié)點。

進一步地，所述步驟22之后還包括：

步驟24，在所述數(shù)據(jù)源節(jié)點向所述中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中，所述中繼節(jié)點還用于判斷所述中繼節(jié)點當前位置到所述中繼節(jié)點終點位置的連線與所述中繼節(jié)點自身的移動方向夾角是否小于45度，若是，則重復步驟22；

否則，則刪除所述中繼節(jié)點自身的緩存數(shù)據(jù)，不再繼續(xù)作為中繼節(jié)點。

進一步地，所述步驟3包括：

步驟31，當中繼節(jié)點攜帶相應的數(shù)據(jù)到達相應的緩存預置區(qū)域后，獲取處于所述中繼節(jié)點自身通信范圍和相應的緩沖預置區(qū)域交集內的緩存節(jié)點；

步驟32，將所述中繼節(jié)點攜帶的相應數(shù)據(jù)傳輸至獲取到的所述緩存節(jié)點，若所述中繼節(jié)點還攜帶有前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)，且本區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸完成后仍與所述緩存節(jié)點保持連接，則繼續(xù)向所述緩存節(jié)點傳輸前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)直至連接中斷；

步驟33，通過所述緩存節(jié)點在相應的緩存預置區(qū)域內尋找新的緩存節(jié)點并分發(fā)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分發(fā)結束后判斷所述緩存節(jié)點自身是否仍處于相應的緩存預置區(qū)域內，若仍處于相應的緩存預置區(qū)域內，則保留自身攜帶的緩存數(shù)據(jù)；否則，則刪除自身攜帶的緩存數(shù)據(jù)，不再作為相應的緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點。

進一步地，所述步驟3還包括：

步驟34，當所述請求節(jié)點到達某緩存預置區(qū)域時，判斷當前緩存預置區(qū)域是否緩存有前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)，且緩存的數(shù)據(jù)量是否滿足所述請求節(jié)點的需求；若緩存的數(shù)據(jù)量滿足所述請求節(jié)點的需求，則當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點直接向所述請求節(jié)點發(fā)送本區(qū)域數(shù)據(jù)；若緩存的數(shù)據(jù)量不滿足所述請求節(jié)點的需求，且當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點攜帶有前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)，則當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點先向所述請求節(jié)點發(fā)送前一緩存預置區(qū)域缺少的數(shù)據(jù)再發(fā)送本區(qū)域數(shù)據(jù)；當所述請求節(jié)點收到足夠的本區(qū)域數(shù)據(jù)時，立即使用隨機線性網(wǎng)絡編碼進行解碼，則此部分數(shù)據(jù)傳輸完成；

步驟35，當所述請求節(jié)點到達新的緩存預置區(qū)域時，重復步驟34，直至所述請求節(jié)點離開最后一個緩存預置區(qū)域。

本發(fā)明的上述技術方案的有益效果如下：

上述方案中，根據(jù)請求節(jié)點的移動趨勢信息和請求數(shù)據(jù)信息，獲取所需的緩存預置區(qū)域的數(shù)目與位置；根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息，獲取中繼節(jié)點，在所述請求節(jié)點到達相應的緩存預置區(qū)域之前，由所述中繼節(jié)點攜帶所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)到達相應的緩存預置區(qū)域進行緩存；當所述請求節(jié)點到達所述緩存預置區(qū)域后，在每個緩存預置區(qū)域獲取部分的請求數(shù)據(jù)，并通過所有的緩存預置區(qū)域協(xié)作來獲得所述請求節(jié)點全部的請求數(shù)據(jù)，這樣，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息和請求數(shù)據(jù)信息部署緩存，請求節(jié)點的具體位置對數(shù)據(jù)分發(fā)無影響，并根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息，獲取中繼節(jié)點，不存在機會路由的資源浪費問題，從而可以提高網(wǎng)絡傳輸?shù)馁|量和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D內容分發(fā)方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的獲取最快到達區(qū)域的中心位置的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的判斷最快到達區(qū)域是否是第一個緩存預置區(qū)域的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的當中繼節(jié)點到達對應的緩存預置區(qū)域后，獲取當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發(fā)明針對現(xiàn)有的D2D網(wǎng)絡節(jié)點移動導致的通信中斷，以及將請求的數(shù)據(jù)廣播至通信范圍內的全部節(jié)點會造成信道與節(jié)點資源浪費的問題，提供一種基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D內容分發(fā)方法。

實施例一

參看圖1所示，本發(fā)明實施例提供的基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D內容分發(fā)方法，包括：

步驟1，根據(jù)請求節(jié)點的移動趨勢信息和請求數(shù)據(jù)信息，獲取所需的緩存預置區(qū)域的數(shù)目與位置；

步驟2，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息，獲取中繼節(jié)點，所述中繼節(jié)點用于在所述請求節(jié)點到達所述緩存預置區(qū)域之前，將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)攜帶至所述緩存預置區(qū)域；

步驟3，當所述請求節(jié)點到達所述緩存預置區(qū)域后，在每個緩存預置區(qū)域獲取部分的請求數(shù)據(jù)，并通過所有的緩存預置區(qū)域協(xié)作來獲得全部的請求數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實施例所述的基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D內容分發(fā)方法，根據(jù)請求節(jié)點的移動趨勢信息和請求數(shù)據(jù)信息，獲取所需的緩存預置區(qū)域的數(shù)目與位置；根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息，獲取中繼節(jié)點，在所述請求節(jié)點到達相應的緩存預置區(qū)域之前，由所述中繼節(jié)點攜帶所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)到達相應的緩存預置區(qū)域進行緩存；當所述請求節(jié)點到達所述緩存預置區(qū)域后，在每個緩存預置區(qū)域獲取部分的請求數(shù)據(jù)，并通過所有的緩存預置區(qū)域協(xié)作來獲得所述請求節(jié)點全部的請求數(shù)據(jù)，這樣，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息和請求數(shù)據(jù)信息部署緩存，請求節(jié)點的具體位置對數(shù)據(jù)分發(fā)無影響，并根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息，獲取中繼節(jié)點，不存在機會路由的資源浪費問題，從而可以提高網(wǎng)絡傳輸?shù)馁|量和可靠性。

本實施例中，為了解決現(xiàn)有的D2D網(wǎng)絡節(jié)點移動導致的通信中斷，以及將請求的數(shù)據(jù)廣播至通信范圍內的全部節(jié)點會造成信道與節(jié)點緩存空間浪費的問題，本實施例提出了一種基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D數(shù)據(jù)分發(fā)方法，通過分析請求節(jié)點的移動趨勢信息和請求數(shù)據(jù)信息來規(guī)劃緩存預置區(qū)域，并利用中繼節(jié)點的移動將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)攜帶至已規(guī)劃的緩存預置區(qū)域，再由各緩存預置區(qū)域協(xié)作完成內容分發(fā)。在本實施例中，主要要解決以下三個基本問題：

(1)當某請求節(jié)點請求數(shù)據(jù)時，需解決的問題是如何根據(jù)請求節(jié)點的移動趨勢信息來規(guī)劃緩存預置區(qū)域；

(2)在規(guī)劃緩存預置區(qū)域后，需解決的問題是如何選擇中繼節(jié)點來攜帶所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)(緩存數(shù)據(jù))至已規(guī)劃的緩存預置區(qū)域中；

(3)當中繼節(jié)點攜帶緩存數(shù)據(jù)到達緩存預置區(qū)域后，需解決的問題是如何在緩存預置區(qū)域內部署緩存數(shù)據(jù)，并在請求節(jié)點到達緩存預置區(qū)域后如何由各緩存預置區(qū)域協(xié)作完成數(shù)據(jù)分發(fā)。

本實施例中，所述請求節(jié)點可以為移動終端，該移動終端可以通過基站接入網(wǎng)絡，或，通過D2D與其他移動終端進行通信，該移動終端需要能接入地圖和導航數(shù)據(jù)的應用(Application，APP)，并具備全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)功能。

本實施例中，為了解決問題(1)，當有新的請求節(jié)點準備加入網(wǎng)絡時，可以由用戶在移動終端中輸入移動終點，得到移動終點坐標(xdn，ydn)，并使用GPS可獲取所述新的請求節(jié)點的當前位置坐標(xln，yln)，進而由導航APP預測所述新的請求節(jié)點的行進路線，從而得到所述新的請求節(jié)點的移動趨勢信息。

本實施例中，作為一可選實施例，所述步驟1之前還包括：

獲取所述請求節(jié)點的移動終點位置及當前位置；

根據(jù)獲取的所述請求節(jié)點的移動終點位置及當前位置，對所述請求節(jié)點的行進路線進行預測，得到所述請求節(jié)點的移動趨勢信息。

本實施例中，當網(wǎng)絡中有請求節(jié)點請求數(shù)據(jù)時，為了解決問題(1)，還需執(zhí)行以下操作：

A11，根據(jù)網(wǎng)絡中的節(jié)點密度p(所述節(jié)點密度指每平方米中的節(jié)點數(shù)量)得出每個緩存預置區(qū)域的半徑其中，所述緩存預置區(qū)域為圓形；

A12，由所述節(jié)點密度及所述請求節(jié)點的移動速度vd(可以指平均移動速度)得出所述請求節(jié)點在所述緩存預置區(qū)域內的最大停留時間tsm＝2r/vd，由于請求節(jié)點可能不是沿緩存預置區(qū)域的直徑穿過，但大多數(shù)情況下停留時間不小于因此取作為在所述請求節(jié)點在每個緩存預置區(qū)域內的期望停留時間；

A13，根據(jù)所述請求數(shù)據(jù)信息中的請求數(shù)據(jù)包大小m與D2D通信帶寬B可得出所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)所需的傳輸時間t＝m/B；

A14，根據(jù)所述傳輸時間t與所述期望停留時間t_se，得到所需的緩存預置區(qū)域的數(shù)目以及每個緩存預置區(qū)域所需部署的緩存數(shù)據(jù)量m_n＝m/n_a，并將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)按每個緩存預置區(qū)域所需部署的緩存數(shù)據(jù)量m_n進行分塊；

A 15，按照預設的時間條件，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息和平均移動速度得出所述請求節(jié)點最快取到請求數(shù)據(jù)的位置Dt，并以所述Dt為圓心的區(qū)域作為所述請求節(jié)點最快到達區(qū)域；

A 16，判斷所述最快到達區(qū)域是否是第一個緩存預置區(qū)域；

A 17，若是第一個緩存預置區(qū)域，則在確定所述第一個緩存預置區(qū)域之后，按以下方式確定其余的緩存預置區(qū)域的位置：以所述請求節(jié)點的移動終點位置為起點，以緩存預置區(qū)域的直徑為步長，以所述第一個緩存預置區(qū)域的圓心為終點，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息，確定下一個緩存預置區(qū)域的圓心位置，直至確定所有緩存預置區(qū)域的圓心位置，其中，各緩存預置區(qū)域的半徑相同。這樣，其余的緩存預置區(qū)域依次排列于所述第一個緩存預置區(qū)域之后，在所述請求節(jié)點的行進路線上首尾相接。

依次排列于所述第一個緩存預置區(qū)域之后，在所述請求節(jié)點的行進路線上首尾相接。

本實施例中，作為一可選實施例，所述步驟1包括：

步驟11，根據(jù)所述請求數(shù)據(jù)信息中的請求數(shù)據(jù)包大小與D2D通信帶寬，得出所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)所需的傳輸時間；

步驟12，根據(jù)網(wǎng)絡中的節(jié)點密度得出所述緩存預置區(qū)域的半徑；

步驟13，根據(jù)所述緩存預置區(qū)域的半徑與所述請求節(jié)點的移動速度，得出所述請求節(jié)點在所述緩存預置區(qū)域內的期望停留時間；

步驟14，根據(jù)所述傳輸時間與所述期望停留時間，獲取所需的緩存預置區(qū)域的數(shù)目n_a，根據(jù)所述請求數(shù)據(jù)信息中的請求數(shù)據(jù)包大小及所需的緩存預置區(qū)域的數(shù)目n_a得出每個緩存預置區(qū)域所需部署的緩存數(shù)據(jù)量，并將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)按每個緩存預置區(qū)域所需部署的緩存數(shù)據(jù)量進行分塊；

步驟15，按照預設的時間條件，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息和平均移動速度得出所述請求節(jié)點最快取到請求數(shù)據(jù)的位置Dt，并以所述Dt為圓心的區(qū)域作為所述請求節(jié)點最快到達區(qū)域；

步驟16，判斷所述最快到達區(qū)域是否是第一個緩存預置區(qū)域；

步驟17，若是，在確定第一個緩存預置區(qū)域之后，以所述請求節(jié)點的移動終點位置為起點，以緩存預置區(qū)域的直徑為步長，以所述第一個緩存預置區(qū)域的圓心為終點，根據(jù)所述請求節(jié)點的移動趨勢信息，確定下一個緩存預置區(qū)域的圓心位置，直至確定所有緩存預置區(qū)域的圓心位置，其中，各緩存預置區(qū)域的半徑相同。

本實施例中，在A15中，根據(jù)請求節(jié)點的移動趨勢信息(預測的行進路線)和平均移動速度ν可以利用二分法得出所述請求節(jié)點最快可以得到數(shù)據(jù)的位置Dt，并將其作為“最快到達區(qū)域”的圓心，其中，所述最快到達區(qū)域的半徑記所述請求節(jié)點的當前位置為Dstart，移動終點位置為Dstop；通過基站查找數(shù)據(jù)源節(jié)點位置記為Ds；首先計算所述請求節(jié)點行進一半路程時的位置記為根據(jù)所述請求節(jié)點的平均移動速度，可以獲得所述請求節(jié)點由Dstart到達此地的用時與所述數(shù)據(jù)源節(jié)點由Ds到達此地的用時若則取到Dstart的中點為否則，取到Dstop的中點為迭代上述步驟直至則此時的即為Dt，其中，所述為第n次迭代時所述請求節(jié)點行進一半路程時的位置，如圖2所示。

本實施例中，作為一可選實施例，所述步驟15包括：

步驟151，獲取數(shù)據(jù)源節(jié)點的位置Ds；

步驟152，獲取所述請求節(jié)點行進一半路程時的位置

步驟153，根據(jù)所述請求節(jié)點的平均移動速度，獲取從所述請求節(jié)點的當前位置到達時的用時與從所述數(shù)據(jù)源節(jié)點的位置Ds到達時的用時

步驟154，若則取到所述請求節(jié)點的當前位置的中點為否則，則取到所述請求節(jié)點的移動終點位置的中點為

步驟155，迭代執(zhí)行步驟151-步驟154，直至所述請求節(jié)點比所述數(shù)據(jù)源節(jié)點到某地時的用時更長，且不多于30秒，則此時的為所述請求節(jié)點最快取到請求數(shù)據(jù)的位置，其中，所述為第n次迭代時所述請求節(jié)點行進一半路程時的位置。

本實施例中，在A 16中，將Dt顯示在預定的APP中展示給用戶，并由用戶確認是否會經(jīng)過此地，如圖3所示；若用戶確認會經(jīng)過此地，則將Dt為圓心的區(qū)域作為離用戶最近的緩存預置區(qū)域(最快到達區(qū)域)，記作“第一個緩存預置區(qū)域”；若用戶不確定會經(jīng)過此地，則按如下方式重新選擇第一個緩存預置區(qū)域：

根據(jù)預測的請求節(jié)點的行進路線，在Dt到請求節(jié)點的移動終點位置Dstop之間的范圍內選擇出一個距Dt最近且會經(jīng)過的位置，作為第一個緩存預置區(qū)域的圓心。

本實施例中，作為一可選實施例，所述步驟16包括：

步驟161，將所述Dt展示給用戶，由用戶確認是否會經(jīng)過此地；

步驟162，若用戶確定會經(jīng)過此地，則將所述最快到達區(qū)域作為第一個緩存預置區(qū)域；

步驟163，若用戶不確定會經(jīng)過此地，則根據(jù)預測的所述請求節(jié)點的行進路線，在所述Dt到所述請求節(jié)點的移動終點位置之間的范圍內選取一個距離所述Dt最近且會經(jīng)過的位置作為第一個緩存預置區(qū)域的圓心。

本實施例中，為了解決問題(2)，可以執(zhí)行以下步驟：

A21，當規(guī)劃好每個緩存預置區(qū)域的圓心坐標、半徑及所需部署的緩存數(shù)據(jù)量后，可以通過基站將所述請求節(jié)點的請求數(shù)據(jù)信息、每個緩存預置區(qū)域的圓心坐標、半徑及所需部署的緩存數(shù)據(jù)量發(fā)送給數(shù)據(jù)源節(jié)點；

A22，所述數(shù)據(jù)源節(jié)點查找其通信范圍內的移動節(jié)點，根據(jù)每個移動節(jié)點移動信息挑選出最佳的k個作為本次傳輸?shù)闹欣^節(jié)點，將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)分成n_a塊并使用隨機線性網(wǎng)絡編碼處理后向選取的k個中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；

A 23，通過選取的k個中繼節(jié)點將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)攜帶至相應的緩存預置區(qū)域。

在前述基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D內容分發(fā)方法的具體實施方式中，進一步地，所述步驟2包括：

步驟21，將所述請求節(jié)點的請求數(shù)據(jù)信息、得到的每個緩存預置區(qū)域的圓心坐標、半徑及所需部署的緩存數(shù)據(jù)量發(fā)送給所述數(shù)據(jù)源節(jié)點；

步驟22，查找所述數(shù)據(jù)源節(jié)點通信范圍內的移動節(jié)點，根據(jù)每個移動節(jié)點的移動信息，從查找到的所述數(shù)據(jù)源節(jié)點通信范圍內的移動節(jié)點中選取k個移動節(jié)點作為本次傳輸?shù)闹欣^節(jié)點，將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)分成n_a塊并進行隨機線性網(wǎng)絡編碼處理后向選取的k個中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟23，通過選取的k個中繼節(jié)點將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)攜帶至相應的緩存預置區(qū)域。

本實施例中，在A22中，具體包括：數(shù)據(jù)源節(jié)點收到所述請求節(jié)點的請求數(shù)據(jù)信息、每個緩存預置區(qū)域的圓心坐標、半徑及所需部署的緩存數(shù)據(jù)量后，立即查找處于其通信范圍內的移動節(jié)點，將其列為潛在的中繼節(jié)點，詢問所述處于其通信范圍內的移動節(jié)點的當前位置與移動終點位置并得出每個移動節(jié)點的移動方向；接著，以第一個緩存預置區(qū)域為目標區(qū)域，判斷每個移動節(jié)點的移動方向，若將會經(jīng)過目標區(qū)域的移動節(jié)點的數(shù)目大于k個(其中，k為預設值)，則進一步比較移動節(jié)點的當前位置，挑選距離目標區(qū)域最近的k個移動節(jié)點作為中繼節(jié)點；若移動方向穿過所述目標區(qū)域的移動節(jié)點的數(shù)目不足k個，則挑選移動方向距目標區(qū)域圓心偏移最少的k個移動節(jié)點作為中繼節(jié)點；以上述方法更換目標區(qū)域進行迭代，直至所有緩存預置區(qū)域所對應中繼節(jié)點選擇完成；接著，所述數(shù)據(jù)源節(jié)點將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)按緩存預置區(qū)域的數(shù)目進行分塊，每一個緩存預置區(qū)域負責一塊數(shù)據(jù)且每塊數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)量相同；數(shù)據(jù)源節(jié)點依次將數(shù)據(jù)塊發(fā)送給各緩存預置區(qū)域對應的中繼節(jié)點，發(fā)送前將數(shù)據(jù)塊進一步分為p_n塊(p_n的值由每個數(shù)據(jù)塊大小確定)，并使用隨機線性網(wǎng)絡編碼進行編碼處理；若某中繼節(jié)點同時負責多個緩存預置區(qū)域的傳輸任務，則向所述中繼節(jié)點平均發(fā)送多個緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)；若某中繼節(jié)點自身傳輸任務完成后仍與數(shù)據(jù)源節(jié)點保持連接，則繼續(xù)向所述中繼節(jié)點傳輸前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)直至連接中斷。

本實施例中，作為一可選實施例，所述步驟22包括：

步驟221，以第一個緩存預置區(qū)域為目標區(qū)域；

步驟222，判斷每個移動節(jié)點的移動方向，若移動方向將會穿過所述目標區(qū)域的移動節(jié)點的數(shù)目大于k，則比較相應移動節(jié)點的當前位置，選取距離所述目標區(qū)域最近的k個移動節(jié)點作為中繼節(jié)點；否則，則選取移動方向離所述目標區(qū)域中心偏移最少的k個移動節(jié)點作為中繼節(jié)點；

步驟223，以下一個緩存預置區(qū)域為目標區(qū)域，重復步驟222，選取k個中繼節(jié)點，直至所有緩存預置區(qū)域所對應的中繼節(jié)點選擇完成；

步驟224，將所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)包平均分為n_a塊，將平均分成的n_a塊數(shù)據(jù)塊繼續(xù)分塊，對繼續(xù)分塊后的數(shù)據(jù)使用隨機線性網(wǎng)絡編碼進行編碼；

步驟225，將編碼后的數(shù)據(jù)塊發(fā)送至每個緩存預置區(qū)域對應的中繼節(jié)點。

在前述基于區(qū)域協(xié)作緩存的D2D內容分發(fā)方法的具體實施方式中，進一步地，所述步驟22之后還包括：

步驟24，在所述數(shù)據(jù)源節(jié)點向所述中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中，所述中繼節(jié)點還用于判斷所述中繼節(jié)點當前位置到所述中繼節(jié)點終點位置的連線與所述中繼節(jié)點自身的移動方向夾角是否小于45度，若是，則重復步驟22；

否則，則刪除所述中繼節(jié)點自身的緩存數(shù)據(jù)，不再繼續(xù)作為中繼節(jié)點。

本實施中，從數(shù)據(jù)源節(jié)點收到請求數(shù)據(jù)的請求時刻開始，網(wǎng)絡中每τ秒為一次傳輸時刻，數(shù)據(jù)源節(jié)點在向中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時告知其請求時刻具體信息。在所述數(shù)據(jù)源節(jié)點向所述中繼節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)時，此時攜帶緩存數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點會判斷自身是否有機會與請求節(jié)點相遇；判斷依據(jù)為本中繼節(jié)點的當前位置到本中繼節(jié)點的終點位置的連線與自身移動方向夾角是否小于45度，若是則重復步驟22，所述數(shù)據(jù)源節(jié)點繼續(xù)尋找新的中繼節(jié)點并向本中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；否則，則刪除本中繼節(jié)點自身的緩存數(shù)據(jù)，不再繼續(xù)作為中繼節(jié)點。

本實施例中，為了解決問題(3)，可以執(zhí)行以下步驟：

A31，當某中繼節(jié)點發(fā)現(xiàn)自身已攜帶相應的數(shù)據(jù)到達對應的緩存預置區(qū)域后，其不再執(zhí)行步驟24，而是立即獲取處于所述中繼節(jié)點通信范圍和對應的緩沖預置區(qū)域交集內的節(jié)點，將獲取到的所述節(jié)點記為緩存節(jié)點，如圖4所示；

A32，將將所述中繼節(jié)點攜帶的相應數(shù)據(jù)卸載下來交給所述緩存節(jié)點；若該中繼節(jié)點除攜帶本區(qū)域數(shù)據(jù)外，還攜帶有前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)，且本區(qū)域數(shù)據(jù)發(fā)送完成后仍與當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點保持連接，則繼續(xù)向其發(fā)送前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)直至連接中斷；

A33，所述當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點在接收到數(shù)據(jù)后，進一步尋找新的緩存節(jié)點，并分發(fā)數(shù)據(jù)，直到無法找到新的緩存節(jié)點，以保持緩存預置區(qū)域內的緩存數(shù)據(jù)量；在數(shù)據(jù)分發(fā)結束后判斷所述緩存節(jié)點自身是否仍處于對應的緩存預置區(qū)域內，若仍處于相應的緩存預置區(qū)域內則保留自身攜帶的緩存數(shù)據(jù)；若已離開相應的緩存預置區(qū)域內則刪除攜帶的緩存數(shù)據(jù)，不再作為區(qū)域緩存節(jié)點。

本實施例中，作為一可選實施例，所述步驟3包括：

步驟31，當中繼節(jié)點攜帶相應的數(shù)據(jù)到達相應的緩存預置區(qū)域后，獲取處于所述中繼節(jié)點自身通信范圍和相應的緩沖預置區(qū)域交集內的緩存節(jié)點；

步驟32，將所述中繼節(jié)點攜帶的相應數(shù)據(jù)傳輸至獲取到的所述緩存節(jié)點，若所述中繼節(jié)點還攜帶有前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)，且本區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸完成后仍與所述緩存節(jié)點保持連接，則繼續(xù)向所述緩存節(jié)點傳輸前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)直至連接中斷；

步驟33，通過所述緩存節(jié)點在相應的緩存預置區(qū)域內尋找新的緩存節(jié)點并分發(fā)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分發(fā)結束后判斷所述緩存節(jié)點自身是否仍處于相應的緩存預置區(qū)域內，若仍處于相應的緩存預置區(qū)域內，則保留自身攜帶的緩存數(shù)據(jù)；否則，則刪除自身攜帶的緩存數(shù)據(jù)，不再作為相應的緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點。

本實施例中，為了解決問題(3)，還需以繼續(xù)執(zhí)行以下步驟：

A34，若請求節(jié)點到達某緩存預置區(qū)域，首先判斷其是否緩存有前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)，且緩存的數(shù)據(jù)量滿足請求節(jié)點需求；若緩存數(shù)據(jù)量滿足需求，則當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點直接向所述請求節(jié)點發(fā)送本區(qū)域數(shù)據(jù)；若緩存數(shù)據(jù)量不足，且當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點攜帶有前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)，則優(yōu)先向所述請求節(jié)點發(fā)送前一緩存預置區(qū)域缺少的數(shù)據(jù)再發(fā)送本區(qū)域數(shù)據(jù)，否則直接發(fā)送本區(qū)域數(shù)據(jù)；當所述請求節(jié)點收到足夠的本區(qū)域數(shù)據(jù)時，立即使用隨機線性網(wǎng)絡編碼進行解碼，則此部分數(shù)據(jù)傳輸完成；

A35，當所述請求節(jié)點到達新的緩存預置區(qū)域時，重復A34，直至請求節(jié)點離開最后一個緩存預置區(qū)域。

本實施例中，作為一可選實施例，所述步驟3還包括：

步驟34，當所述請求節(jié)點到達某緩存預置區(qū)域時，判斷當前緩存預置區(qū)域是否緩存有前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)，且緩存的數(shù)據(jù)量是否滿足所述請求節(jié)點的需求；若緩存的數(shù)據(jù)量滿足所述請求節(jié)點的需求，則當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點直接向所述請求節(jié)點發(fā)送本區(qū)域數(shù)據(jù)；若緩存的數(shù)據(jù)量不滿足所述請求節(jié)點的需求，且當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點攜帶有前一緩存預置區(qū)域的數(shù)據(jù)，則當前緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點先向所述請求節(jié)點發(fā)送前一緩存預置區(qū)域缺少的數(shù)據(jù)再發(fā)送本區(qū)域數(shù)據(jù)；當所述請求節(jié)點收到足夠的本區(qū)域數(shù)據(jù)時，立即使用隨機線性網(wǎng)絡編碼進行解碼，則此部分數(shù)據(jù)傳輸完成；

步驟35，當所述請求節(jié)點到達新的緩存預置區(qū)域時，重復步驟34，直至所述請求節(jié)點離開最后一個緩存預置區(qū)域。

本實施例中，在所述請求節(jié)點到達相應的緩存預置區(qū)域之前，由所述中繼節(jié)點攜帶所述請求節(jié)點請求的數(shù)據(jù)到達相應的緩存預置區(qū)域，并由相應的緩存預置區(qū)域內的緩存節(jié)點協(xié)作部署好相應的請求數(shù)據(jù)。當所述請求節(jié)點每到達一個緩存預置區(qū)域后可獲得一部分的請求數(shù)據(jù)，若所述請求節(jié)點請求的是視頻資源，則在完成第一個緩存預置區(qū)域的傳輸后可實現(xiàn)邊看邊傳輸。

本實施例中，執(zhí)行步驟35后，此時若所述請求節(jié)點仍未收到所述請求數(shù)據(jù)信息請求的全部數(shù)據(jù)，則在所述請求節(jié)點的終點位置重新規(guī)劃一個緩存預置區(qū)域，再次執(zhí)行步驟2和步驟3，將所述請求節(jié)點缺少的數(shù)據(jù)部署到所述重新規(guī)劃的緩存預置區(qū)域中，并在所述請求節(jié)點到達移動終點時完成數(shù)據(jù)分發(fā)；若所述請求節(jié)點收到所述請求數(shù)據(jù)信息請求的全部數(shù)據(jù)，則此次數(shù)據(jù)請求完成。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。