面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法

摘要

本发明公开了一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法。所述方案包括：首先，我们将天空地6G网络资源分配描述为天空地6G网络、内容源与终端用户之间的三边匹配问题。用户发出请求，与天空地6G网络建立连接，网络设施将用户请求转发给内容服务提供商，内容服务提供商管理创建内容数据，最终将请求内容通过天空地网络转发给用户。其次，在面向内容服务的天空地6G网络资源分配中，寻找具有最大基数的最优稳定匹配是NP‑hard问题。我们通过设计一些合理的限制，将其转化为具有大小和循环偏好的受限三边匹配问题。最后，我们利用三边匹配的方法，对上述内容进行求解。本发明系统提升了用户满意度以及服务提供商收益，有效提升系统性能。

说明书

技术领域

本发明涉及内容服务网络与物联网领域，具体为一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法。

背景技术

随着社会的不断进步和通信技术的高速发展，人类跨入了无处不在的移动互联互通时代。网络中拥有无线接入能力的设备日益普及，面对海量移动用户和物联终端的爆发式增长，现有5G网络设施覆盖范围有限、资源分配不够高效，对网络系统带来了严峻挑战。因此，加快对未来通信网络技术的研究正日益引起工业界与学术界重视。6G愿景提出支持海量移动用户和物联终端在任意地点的泛在可靠接入，并基于新一代人工智能技术满足任意时刻互联互通。天空地网络可以将业务的服务范围从受限的二维平面拓展至边远地区、空天海上，以及救灾现场等传统地面网络覆盖不到的三维空间。针对海量数据的高效传输、网络覆盖的局限性等问题，部署天空地6G网络成为解决上述问题的有效途径。

现有的网络资源分配方法主要考虑如何提升资源利用率和系统吞吐量，较少涉及用户对网络内容的特定需求。随着社交网络的日益普及，互联网内容呈多元化发展态势，用户对内容服务的需求日益受到重视。用户不仅关心内容传输的速度，更关注内容源本身，前述工作均未将用户对网络内容服务的需求作为考虑因素。

本发明通过三边匹配的方案，一方面解决了海量数据的高效传输、网络覆盖的局限性的问题，同时将天空地6G网络资源分配进一步抽象为内容源、天空地网络设施和用户之间的三边匹配。本发明系统提升了系统吞吐量、用户满意度以及服务提供商收益，有效提升系统性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法。所述方案包括：首先，我们将天空地6G网络资源分配描述为天空地6G网络、内容源与终端用户之间的三边匹配问题。用户发出请求，与天空地6G网络建立连接，网络设施将用户请求转发给内容服务提供商，内容服务提供商管理创建内容数据，最终将请求内容通过天空地网络转发给用户。其次，在面向内容服务的天空地6G网络资源分配中，寻找具有最大基数的最优稳定匹配是NP-hard问题。我们通过设计一些合理的限制，将其转化为具有大小和循环偏好的受限三边匹配问题。最后，我们利用三边匹配的方法，对上述内容进行求解。本发明系统提升了系统吞吐量、用户满意度以及服务提供商收益，有效提升系统性能。

天空地网络设施:接受用户请求并将最终将内容源数据转发给用户的网络设备。系统中需要网络设施来执行网络接入和数据分发服务等操作。由天空地网络设施提供商提供。内容源:为用户提供原始内容服务，由内容服务提供商提供，根据用户的请求，生成连续的或流式的数据，这些数据将被天空地网络设施传送到用户终端。用户:终端设备。

在面向内容服务的天空地6G网络模型中，用户发出请求，与天空地网络建立网络连接，天空地网络设施接受用户请求，并将用户请求通过网络转发给内容服务提供商，内容服务提供商创建管理内容源数据，并将用户请求的内容源数据通过网络转发给用户。

每个内容源可以在多个天空地网络设施之间共享，受到其最大容量

二进制变量

我们用来衡量系统性能的最重要的因素是HAPs从用户那里赚取的收入。因此，问题表述如下：

C1：

C2：

C3：

C4：

C1为内容源

每个内容源对于用户的偏好列表是从主列表中导出的，主列表根据用户的报价

另一方面，用户根据由数据传输速率测量的服务质量

根据模型，天空地网络设施与内容源无关。换句话说，任何网络设施的偏好列表都包含一个约束条件，所有内容源的排名都相同，可以表示为

面向内容的基于三边匹配的天空地6G网络资源分配方法的基本思想是搜索“最佳”三元组。从一个空集合开始，每次将该三元组添加到匹配集合

本发明的技术方法具有以下优点：

本发明公开了一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法。本发明通过三边匹配的方案，一方面解决了海量数据的高效传输、网络覆盖的局限性的问题，同时将天空地6G网络资源分配进一步抽象为内容源、天空地网络设施和用户之间的三边匹配。本发明系统提升了系统吞吐量、用户满意度以及服务提供商收益，有效提升系统性能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方法，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为内容服务提供商收益与用户数量的关系图。

图2为系统性价比与用户数量的关系图。

图3为用户满意度与用户数量的关系图。

具体实施方式

本发明提出一种面向内容服务三边匹配的天空地6G网络资源分配方法，下面结合附图，对实施例作详细说明。

本发明的实施方式分为两个步骤，第一步为建立系统模型，第二步为算法的实施。

本发明使用MATLAB进行仿真。

图1为内容服务提供商收益随用户的变化情况。在图1中可以看到，用户越多，内容服务提供商收益越多。我们的方法与双边匹配、贪心算法以及随机分配算法相比，内容服务提供商收益方面性能更优。

图2为系统性价比随用户的变化情况。系统目标是优化系统成本性能。性价比指标不仅表明用户的满意度有多好，还展示了内容服务提供商带来的好处。从图中可以看出，随着更多用户的加入，系统成本性能会降低。我们的方法与双边匹配、贪心算法以及随机分配算法相比，系统性价比方面性能更优。

图3中研究了用户满意度随用户数增加的变化情况。我们将内容服务实际传输速率和预期传输速率之间的比率看作用户满意度百分比。用户根据预期费率向设备供应商报价，具有更高费率需求的用户将提供更高的价格。因此，天空地网络设备商更青睐这些用户，这些用户通过优先分配资源获得更好的服务。很明显，随着更多的用户加入，用户满意度会下降。随着更多用户共享相同的内容源和网络设施资源，干扰增加，性能下降。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。