[发明专利]一种基于休眠控制的带缓存基站通信模型构建方法

说明书

本发明公开一种基于休眠控制的带缓存基站通信模型构建方法，获取网络内容请求数据，提取内容相关的信息；分析网络内容流行度特征，设计内容流行度模型；探索缓存对传统基站通信模式的影响，基于设计的网络内容流行度模型，构建带缓存基站的功耗与时延模型；同时考虑功耗与时延的综合影响，构建带缓存基站功耗与时延均衡的通信模型；设计休眠策略，并讨论休眠策略对带缓存基站功耗与时延均衡的通信模型的影响；构建基于休眠控制的带缓存基站通信模型；分析设计模型中各因素之间的关系，仿真验证设计模型的有效性。

技术领域

本发明属于移动通信领域，尤其涉及一种基于休眠控制的带缓存基站通信模型构建方法。

背景技术

随着4G、5G等无线通信技术的快速发展，我国移动宽带用户数已经超过固网用户，但 是移动用户的快速增长为移动通信网络的运行与管理带了严峻的挑战。通过分析移动通信网 络的运营现状，发现网络流量的快速增长成为制约运营商发展的关键因素。因此，当前运营 商亟待解决的问题是如何在满足用户日益增长的服务需求的同时有效降低网络传输流量，进 而提高网络资源利用率，降低网络能耗与时延。

通过深入分析网络流量，发现现有网络中存在大量的网络内容冗余传输问题，其中，音 视频、图片、微博等内容分发型应用重复传输问题尤为严重。这表明目前网络关注的重点发 生了根本变化，即互联网通信更关心网络内容本身，而非内容在网络中的位置。但是，传统 的基于端到端的互联网通信模型难以有效地解决网络内容冗余传输问题。为了在移动通信网 络接入侧尽可能地满足用户的内容请求，避免网络内容跨域或跨网传输，研究人员提出在基 站部署缓存并存储临近区域用户感兴趣的热门内容，使得用户能够就近获取所需的网络内容。 虽然在基站侧部署缓存能够提高网络资源利用率与内容分发效率，但是在保障移动通信网络 服务质量的同时，如何进一步提高网络能效是一个重要且具有挑战性的问题。

相比传统移动通信网络模型，通过在网络基站侧部署缓存，可以在基站侧缓存网络热门 内容，使得对热门内容的请求不需要路由到源服务器来获取内容，直接从临近基站请求用户 感兴趣的内容。然而在网络基站侧部署缓存会增加额外的成本，如缓存设备成本、缓存能耗 等，因此，需要构建科学的网络通信模型，提高网络资源利用率与网络内容分发效率。此外， 在带缓存基站的通信模型中设计合适的休眠策略，在保障用户服务质量的同时，能够进一步 降低网络能耗。

发明内容

针对传统移动通信网络面临的网络内容冗余传输问题，本发明提供一种基于休眠控制的 带缓存基站通信模型构建方法，在借鉴现有网内缓存与设备休眠思想的基础上，从网络功耗 与时延的角度为带缓存基站构建全新的网络通信模型，提高网络资源利用率与内容分发效率， 尽可能地降低网络能耗。

实现本发明方法的主要思路是：获取网络内容请求数据，提取内容相关的信息；分析网 络内容流行度特征，设计内容流行度模型；探索缓存对传统基站通信模式的影响，基于设计 的网络内容流行度模型，构建带缓存基站的功耗与时延模型；同时考虑功耗与时延的综合影 响，构建带缓存基站功耗与时延均衡的通信模型；设计休眠策略，并讨论休眠策略对带缓存 基站功耗与时延均衡的通信模型的影响；构建基于休眠控制的带缓存基站通信模型；分析设 计模型中各因素之间的关系，仿真验证设计模型的有效性。

一种基于休眠控制的带缓存基站通信模型的构建方法，包括如下步骤：

(1)获取内容请求数据，提取与网络内容相关的信息

对路由到移动通信网络接入侧的每个用户请求，使用深度包检测(Deep PacketInspection， DPI)技术分析请求数据包的相关字段，提取出用户所请求的内容名称及其相关信息，并将这 些信息存储在设计的数据库中。

(2)统计内容分布特点，设计内容流行度模型