[發(fā)明專利]一種移動邊緣計算網(wǎng)絡下內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112187872B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 李秀華;李輝;孫川;范琪琳;熊慶宇;文俊浩;毛玉星;李劍
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W28/14
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開一種移動邊緣計算網(wǎng)絡下內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)優(yōu)化方法，步驟為：1)建立超密集移動邊緣計算系統(tǒng)；2)獲取信息數(shù)據(jù)；3)初始化超密集移動邊緣計算系統(tǒng)的參數(shù)；4)確定當前t時刻的內(nèi)容緩存策略a^t和用戶關聯(lián)策略b^t；5)修正當前t時刻的用戶關聯(lián)策略b^t；6)計算超密集移動邊緣計算系統(tǒng)中總平均系統(tǒng)成本7)判斷tT是否成立，若不成立，則令t＝t+1，返回步驟4)，若成立，則進入步驟8)；8)選取最優(yōu)內(nèi)容緩存a和最優(yōu)用戶關聯(lián)策略b。本發(fā)明給出了基站內(nèi)容的最佳緩存，通過基于匹配論的懶重新關聯(lián)算法確定用戶關聯(lián)策略，很減低了系統(tǒng)成本，提高了用戶的服務質(zhì)量。

技術領域

本發(fā)明涉及邊緣計算領域，具體是一種移動邊緣計算網(wǎng)絡下內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)優(yōu)化方法。

背景技術

隨著自動化程度的不斷提高和智能移動設備的迅速普及，用戶對互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容(如視頻、音頻內(nèi)容等)需求日益密切，移動網(wǎng)絡流量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長趨勢。傳統(tǒng)以云服務器為中心的存儲模式，由于請求內(nèi)容離用戶較遠，在面對海量用戶請求時，會產(chǎn)生高額的內(nèi)容傳輸成本，難以滿足用戶對高質(zhì)量服務的需求。移動邊緣計算作為一種新型的計算模式，通過下沉計算、存儲資源到網(wǎng)絡邊緣來提高用戶的服務質(zhì)量。在移動邊緣計算網(wǎng)絡環(huán)境下，邊緣服務器可以部署在基站中或者基站附近，互聯(lián)網(wǎng)廠商通過將熱點內(nèi)容緩存在邊緣服務器中，以減少內(nèi)容獲取的傳輸成本。

近年來，5G互聯(lián)網(wǎng)通信技術取得了實質(zhì)性的突破，為了實現(xiàn)對熱點區(qū)域的全面覆蓋和提高流量峰值時期用戶服務質(zhì)量，基站的密集部署已經(jīng)成為一種合理的解決方案。在超密集移動邊緣計算系統(tǒng)中，如何聯(lián)合優(yōu)化內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)，以降低邊緣計算系統(tǒng)中內(nèi)容獲取的傳輸成本已經(jīng)成為了一個熱門的研究問題。目前普遍采用的策略是在邊緣服務器中緩存最流行的內(nèi)容，將用戶與信號功率最強的基站關聯(lián)，但是這種模式存在著一些難以解決的問題：第一：內(nèi)容流行度難以預測且時空差異明顯，難以捕獲用戶的實時請求。第二：用戶總是試圖與信號最強的服務器關聯(lián)，容易導致基站之間的負載失衡。第三：在用戶動態(tài)移動的場景下，內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)沒有聯(lián)合考慮，會導致用戶與基站之間頻繁切換，降低用戶服務質(zhì)量，導致整個移動邊緣計算網(wǎng)絡效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種移動邊緣計算網(wǎng)絡下內(nèi)容緩存和用戶關聯(lián)優(yōu)化方法，包括以下步驟：

1)建立超密集移動邊緣計算系統(tǒng)。所述超密集移動邊緣計算系統(tǒng)包括遠程云服務器、宏基站、M個不同密集部署的微基站、N個移動設備和C個內(nèi)容文件。其中，每個微基站均具有邊緣服務器。

2)獲取當前移動網(wǎng)絡中所有移動用戶、邊緣服務器的信息數(shù)據(jù)。

所述移動用戶和邊緣服務器的信息數(shù)據(jù)包括邊緣服務器的緩存大小D_m、邊緣服務器最大服務用戶數(shù)Z_m、內(nèi)容文件大小v_c、用戶的移動路徑矩陣X_N×T、用戶的內(nèi)容請求矩陣Y_N×T和狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣B_M×M。邊緣服務器序號m＝1,2，…，M。M為邊緣服務器總數(shù)。內(nèi)容文件序號c＝1,2，…，|C|；|C|為內(nèi)容文件總數(shù)；C為內(nèi)容文件集合。

3)初始化時刻t＝0。初始化超密集移動邊緣計算系統(tǒng)的參數(shù)，令所有的邊緣服務器內(nèi)容緩存策略a＝0，移動用戶關聯(lián)策略b＝0。其中a＝0表示邊緣服務器不緩存內(nèi)容文件，b＝0表示邊緣服務器與移動用戶不關聯(lián)。

所述超密集移動邊緣計算系統(tǒng)參數(shù)包括觀測時間ε、最大容忍訪問間隔σ和內(nèi)容優(yōu)先級系數(shù)p。

4)確定當前t時刻的內(nèi)容緩存策略a^t和用戶關聯(lián)策略b^t。

確定當前t時刻的內(nèi)容緩存策略a^t和用戶關聯(lián)策略b^t的步驟如下：