【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于粒子群算法、模擬退火算法和云計算，特別是指一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法。
技術介紹
1、隨著對地觀測技術的迅速發展，對地觀測數量也正在爆炸式增長，而傳統數據處理方式已難以滿足對地觀測數據的處理需求。云計算技術通過分布式的計算和存儲能力，可以有效降低數據傳遞引起的等待時延和帶寬壓力。
2、考慮到邊緣節點的存儲資源有限，因此只有預先緩存一些具有高訪問效率的數據才能有效的減少數據傳輸冗余和網絡流量損耗，為用戶提供高質量數據服務。所以合理的邊緣緩存策略是影響數據使用效果的關鍵因素。
技術實現思路
1、針對現有存在的技術問題，本專利技術提出了一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法。該方法基于云計算的分布式云架構、云端利用區塊鏈技術，使得網絡以分布式方式運行，保證了網絡的安全性，同時，利用邊緣節點的計算和存儲能力提高數據處理能力，提高系統的效率。
2、本專利技術采用的技術方案為：
3、一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法，包括如下步驟：
4、步驟1：建立云服務架構模型，包括區塊鏈網絡層、邊緣節點層和終端設備層；
5、步驟2：以最小化傳輸時延為目標，建立通信計算模型；
6、步驟3，采用二進制粒子群算法構造使內容傳輸時延最小的緩存部署方案；
7、步驟4，通過模擬退火算法對解空間進行擾動，并以metropolis準則為依據，尋找最優的緩存策略。
8、進一步地，步驟1中，終端設備層
9、邊緣節點層緩存頻繁訪問的標識數據，具有響應設備請求、緩存標識數據、轉發標識日志的功能；通過設備請求檢索緩存數據，若檢索數據失敗，則通過調用智能合約向區塊鏈網絡層請求數據，從而成功響應設備請求；邊緣節點的緩存設置用于提高終端設備的訪問效率和數據的緩存命中率；
10、區塊鏈網絡層負責存儲所有終端標識，日志信息由服務器負責存儲；區塊鏈通過密碼學機制保證存儲的數據不可更改，實現數據安全性和可追溯性；
11、根據內容緩存位置，設備有三種獲取請求數據方式：區塊鏈網絡、本地邊緣節點、協作邊緣節點。
12、進一步地，步驟2具體如下：
13、假設所在緩存域中終端設備總數為x，由集合b表示，其中，b＝{b1,b2,…,bx}；邊緣節點總數為y，由u表示，其中u＝{u1,u2,…,uy}；設備能夠請求的標識總數為r，數據中心將設備能夠請求的標識分為h個數據組，用a＝{a1,a2,…,ah}表示，所有標識大小歸一化為l；
14、在邊緣節點層，各邊緣緩存節點協同緩存請求內容，同時考慮標識的受歡迎程度和緩存策略等因素，使得緩存效益最大化；邊緣節點的緩存內容策略使用二進制矩陣表示ni,q∈nx×r，其中x為邊緣節點層中包含的節點數量，其中1≤i≤x,1≤q≤r；ni,j＝1代表標識aq預緩存在邊緣節點bi中，否則ni,q＝0；每個邊緣節點bi(i＝1,2,…,x)的最大緩存空間為lai；
15、當設備在邊緣節點的覆蓋范圍內時，設備uj能夠和邊緣節點bi通信，從而從節點bi中獲取標識數據；設節點的覆蓋半徑為s，設備能夠請求的邊緣節點使用二進制矩陣mi,j∈mx×y表示，其中x為在邊緣節點層中包含的節點數量，1≤i≤x,1≤j≤y；mi,j＝1代表設備在節點的覆蓋范圍內，否則mi,j＝0；
16、考慮到每個標識被請求的頻率不同，假設設備對標識的請求概率用zipf分布近似描述，則標識aq的受歡迎程度為：
17、
18、其中，γ為zipf分布的流行度指數，若γ越大，則設備請求越集中在最受歡迎的標識集合中；
19、采用命中率來評估緩存策略的效率，請求命中率為邊緣節點緩存命中內容的次數占設備總請求內容次數的百分比，用h表示：
20、
21、其中，q表示邊緣節點命中的請求數，z表示設備的總請求數；
22、設備通過向邊緣節點或區塊鏈網絡提交請求從而下載內容；設定設備與節點間的通信鏈路為頻率平坦型塊衰落的瑞利信道，定義設備uj到節點bi的頻譜帶寬為wi,j，節點bi的傳輸功率為pi，bi的高斯白噪聲功率為n0，uj傳輸到bi的通道損失系數為k；uj與bi的通道增益表示為di,j表示兩者之間的距離，t表示通道損失指數；設定區塊鏈網絡的下載速率為常數c0，且為保證邊緣節點的下載時延最小，則c0遠小于邊緣節點的下載速率；根據香農定理，設備與邊緣節點傳輸數據的平均速率為：
23、
24、當設備發出任意標識請求時，請求內容可能在本地邊緣節點、協作邊緣節點或區塊鏈網絡中，以最小化傳輸時延為目標函數，利用分層協同緩存算法求解該問題；
25、邊緣節點通信時延的計算方式為：
26、若本地節點已緩存設備請求的標識aq，則uj從本地節點bi獲取標識的傳輸時延為：
27、
28、若本地節點不能滿足設備的請求，則該請求將通過節點bi轉發到其它協作的邊緣節點bk；設定節點間的傳輸時延為常量則該過程所需的傳輸時延為：
29、
30、式中，||f(·)||0是f(·)的第l0式，如果f(·)＝0，則該式為0，如果f(·)＝1，則該式為1；表示所請求的標識未緩存在本地節點，而在其協作邊緣節點中；
31、區塊鏈網絡通信時延的計算方式為：
32、若設備請求在邊緣節點層不能滿足，則該請求被轉發到區塊鏈網絡中；設備到區塊鏈網絡的時延為：
33、
34、在該網絡架構中，設備uj請求某一標識aq所需的傳輸時延為：
35、
36、所有設備請求的總傳輸時延為：
37、
38、設備與節點的分層協同優化問題表示為：
39、
40、進一步地，步驟3具體如下：
41、步驟3a，設置個體編碼：粒子個體編碼采用整數編碼的方式，每個粒子表示區塊鏈網絡中節點的緩存策略，即為網絡中x個節點與r個標識的緩存關系，用ni,q＝n(i,q)表示，則緩存策略的集合表示為{n11,…,n1r,n21,…,nxr}；設在x·r維的目標搜索空間中，粒子種群規模為k，每個粒子代表著網絡中的一種緩存策略，粒子的位置可表示為一個x·r元的一維數組；在解空間中，粒子s的當前位置用xs＝{xs1,xs2,…,xs,x·r}，xs(i)∈{0,1}，其中xs(i)＝xsi表示第[i/r]+1個節點與第imodr個標識的緩存關系；xsi＝0表示該節點未緩存此標識，否則標識緩存在該節點上；粒子s在t時刻的適應度值為緩存策略下所有設備請求標識的總傳輸時延；個體極值為pbestt,全局極值為gbestt；個體極值表示為某個粒子的最優，全局極值表示為整個群體的最優；
42、步驟3b，設置粒子通過交叉操作得本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法，其特征在于，步驟1中，終端設備層由若干固定終端以及車載或手持終端組成，終端設備通過向上層提交訪問請求來獲取標識數據；
3.根據權利要求2所述的一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法，其特征在于，步驟2具體如下：
4.根據權利要求3所述的一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法，其特征在于，步驟3具體如下：
5.根據權利要求4所述的一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法，其特征在于，步驟4具體如下：
【技術特征摘要】
1.一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于區塊鏈的對地觀測空間云服務方法，其特征在于，步驟1中，終端設備層由若干固定終端以及車載或手持終端組成，終端設備通過向上層提交訪問請求來獲取標識數據；
3.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王守斌，陳興渝，朱皓俊，孫康，王士成，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第五十四研究所，
類型：發明
國別省市：
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