[發明專利]一種基于簇內智能共享的邊緣主動緩存方法

在審

• 申請號: 202111471632.2
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114245422A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 肖藹玲;吳勝;趙迎雪;王興辰
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H04W28/14
• 分類號: H04W28/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種基于簇內智能共享的邊緣主動緩存方法，根據資源互補規則將可以有效通信的邊緣節點組建成簇，利用簇內資源共享的技術手段，從而提高資源利用率，降低用戶請求時延，改善用戶體驗質量。在一個由移動客戶端、移動通信蜂窩網以及內容供應網共同組成的系統中實現；在蜂窩網控制下，移動客戶端發出內容請求，當該請求內容緩存在所述移動客戶端的關聯節點中時，可以直接從關聯節點中下載該內容的數據包；與已有的一對多的基站?用戶模式相比，該方案能夠提升邊緣節點緩存資源的利用價值，從而提高緩存命中率，縮短用戶請求延時，使用戶體驗質量得到明顯改善，同時可以為其帶來更多的用戶和收益。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種基于簇內智能共享的邊緣主動緩存方案。

背景技術

移動通信技術的發展和移動智能終端設備的普及，極大的推動了社會的發展，同時對人們的生活方法產生了深刻的影響。用戶需求的增多帶動了新型無線通信業務的發展，但同時也導致了移動通信流量的爆炸式增長，給現有的內容交付網絡帶來了巨大的挑戰。為了滿足不斷增長的移動數據流量的需求，傳統的解決方案是提升網絡帶寬、提高頻譜效率或者增大基站部署密度，但這些方法提供的網絡吞吐量依然有限，而且實現成本較高。邊緣主動緩存應運而生。

邊緣主動緩存可以利用網絡邊緣節點的各種端設備，包括基站、移動終端等進行內容的緩存。邊緣主動緩存之所以能夠引起學術界的廣泛關注，一方面是由于近年來緩存服務器價格的不斷降低，緩存能力不斷提升，另一方面是由于移動邊緣計算技術的飛速發展，使得云計算和存儲能力擴大到無線網絡的邊緣，能夠有效地降低服務延時，減少基站的峰值速率，緩解基站的卸載延遲問題。

針對無線通信網絡中的緩存問題，可以利用5G網絡的預測技術和邊緣設備的主動緩存能力。在網絡節點處部署緩存服務器，根據用戶的歷史請求進行內容的流行度預測，將預測排名較高的內容緩存在服務器中，并周期性更新緩存，能夠提高用戶請求命中率，降低用戶獲取內容的時延，從而提高用戶體驗質量。

因此，如何綜合利用以上技術手段，提供一種能夠提高緩存命中率、緩解互聯網帶寬和負載壓力的主動緩存方案是當前通信面臨的重要問題。為了了解現有緩存方案的研究狀況，對相關論文和專利進行了檢索、對比和分析，篩選出與本發明相關度較高的技術信息如下。

已有技術方案1：發表于IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS,，編號為VOL.19,NO.1的《Trace-Driven QoE-Aware Proactive Caching for Mobile VideoStreaming in Metropolis》論文，屬于通信技術領域，提出一種追蹤驅動的主動緩存策略，根據用戶偏好對內容進行智能緩存，提高系統端頻譜效率和用戶端的體驗質量。基站和用戶以通信距離最短為標準建立一對多的關聯，即當用戶發送內容請求時，系統自動將該用戶與附件的某基站建立關聯，該基站根據請求內容將數據包返回給用戶，并利用服務用戶的歷史請求進行流行度預測，將預測內容周期性更新至內容服務器。然而，一對多的服務體系忽略了邊緣節點之間的資源共享，不僅造成了緩存資源的浪費，并且由于單一基站的緩存空間有限，導致用戶請求命中率不高，用戶體驗質量效果提升不顯著。

已有技術方案2：專利號為CN110784881A的《一種物聯終端多級邊緣節點主動緩存方法、設備及介質》專利，屬于物聯網領域，尤其涉及一種多級邊緣節點主動緩存方法。利用一階馬爾可夫模型預測節點的移動概率，計算移動概率的熵值來衡量移動性預測的不確定性，從而判斷內容在網絡中預取和緩存的位置，并根據判斷的節點下一跳位置，提前緩存內容至節點。該方案是建立在未來網絡構架——信息中心網絡(ICN)上的，ICN中緩存節點不固定，緩存的拓撲結構具有任意性，因此緩存系統呈現出更高的動態性，在增加緩存結構全面性的同時，也降低了系統的可拓展性，增加了方案實施的復雜度和系統協調調度的難度。