[發明專利]一種基于優化能量效率的線上協作緩存方法

有效

• 申請號: 201910299945.0
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN110138836B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 張鶴立;李鈺;紀紅;李曦
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W52/02;H04W76/10;H04W76/15
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 冀學軍

本發明公開了一種基于優化能量效率的線上協作緩存方法，屬于通信技術領域，首先，搭建包括內容服務器CP，宏基站MBS，小基站SBS和用戶UE的雙層異構超密集網絡場景；針對新的要緩存的內容l，MBS計算某個用戶UE對該內容的偏好因素和社交因素，進一步得到每個UE對該內容的偏好因素和社交因素，結合內容l的當前熱度因素計算決策函數值，當決策函數值I_l大于等于判定閾值I₀后，將內容l添加到緩存文件集合中，同時MBS計算能緩存該內容的各SBS；判斷需要緩存內容l的各SBS以及MBS自身是否有足夠的緩存空間，如果是，則直接緩存內容l；否則，從最近最少被請求的文件開始刪除，直到緩存空間足夠存儲該內容l。本發明能實現緩存內容的實時分配，保證能耗的節省，節約網絡成本。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體是一種基于優化能量效率的線上協作緩存方法。

背景技術

超密集網絡UDN(ultra-dense network)是5G(the fifith generation mobilenetwork第五代移動通信)的有力候選技術，超密集組網技術通過增加基站部署密度，可實現頻率復用效率的巨大提升，極大地提高系統容量。此外，在網絡邊緣部署緩存也是5G網絡研究中一項公認的能夠提升網絡性能的技術。邊緣緩存可以有效卸載回程鏈路的傳輸負載，從而降低文件分發給終端用戶的時延以及節省文件傳輸過程中的能量消耗。成功的緩存內容決策以及位置分配能夠極大程度上提升網絡性能。因此，為了有效降低回程鏈路消耗和網絡時延，進而提升頻譜利用率和能量效率，針對超密集網絡研究緩存技術是十分有必要的。

在超密集網絡中，加萊貝等人在2016年發表的《多小區協同系統中高效線上協同緩存算法研究》一文中，研究了在多小區協作系統中最小化內容提供商總體花費成本的問題，并提出了一種線上協作緩存算法。在加布里利等人于2017年國際通信會議上發表的《異構網絡中的線上緩存》一文中，為無線邊緣異構網絡設計了一個分布式緩存系統，并針對緩存內容更新階段提出了一個全新的線上緩存方式。哈米杜什等人于2014年發表的《無線小小區網絡中基于主動社交緩存的多對多匹配算法》一文研究了基于超密集網絡邊緣緩存的問題，開發了一種基于本地用戶行為的多對多匹配博弈算法，并通過該算法降低了回程鏈路負載以及終端用戶的體驗時延。

在超密集網絡邊緣緩存技術的研究中，盡管已有關于線上緩存的研究，但是現有的線上緩存研究中都沒有考慮本地用戶行為對緩存命中率的影響。此外，現有線上緩存的研究也欠缺在能量效率優化方面的考慮。

超密集網絡海量的邊緣接入節點會使回程鏈路成為超密集網絡的瓶頸問題，并且網絡中傳輸的海量信息中有很大一部分是重復傳輸的，如熱門音視頻、熱點社交網絡內容等，這些重復內容的傳輸占用了大量的網絡資源，增加了網絡消耗和負擔。在超密集網絡邊緣部署緩存，能夠降低數據的重復傳輸，節省網絡資源，減輕網絡負擔。

發明內容

本發明為了提高超密集網絡UDN邊緣節點中緩存內容為用戶提供的服務質量，降低網絡資源的消耗，提出了一種基于優化能量效率的線上協作緩存方法。

具體步驟如下：

步驟一、搭建包括內容服務器CP，宏基站MBS，小基站SBS和用戶UE的雙層異構超密集網絡場景；

MBS通過回程鏈路連接到CP，同時與其覆蓋范圍內的所有SBS和UE進行無線連接；且MBS具有控制其覆蓋范圍內所有下屬SBS的權利，控制的操作包括緩存，分發和替換等。

每個SBS只與一個上級MBS通信，且可與其上級MBS覆蓋范圍內的其他SBS或UE連接，連接方式為直連或者多跳。每個用戶UE可同時與一個MBS及其覆蓋下的多個SBS連接，以得到它們協作的服務。