[发明专利]文件大小异构的分布式编码缓存放置方法及系统

说明书

本发明提供了一种文件大小异构的分布式编码缓存放置方法及系统，所述方法结合服务器处的文件大小以及各用户终端的本地缓存的容量限制、不同用户终端的文件下载请求情况，采用分布式的编码缓存优化放置方法确定各用户终端所需缓存的各个文件的缓存比例，最终实现为了满足用户终端的各种文件下载请求服务器处共享链路所需码率的最小化。本发明提高了各用户终端的本地缓存的利用率，有效减轻了服务器处共享链路的负载。

技术领域

本发明涉及一种数据通信技术领域的方法及系统，具体是一种适用于文件大小异构的分布式编码缓存放置方法及系统。

背景技术

近几年来，全球移动业务量继续保持着快速地增长，并且视频数据在其中占据着越来越高的比例。这会对通信网络和数据传输系统施加更大的压力。此外，视频流量具有高度时间变化特性，具体的，在流量高峰时段，网络产生拥塞情况，而在低谷时段，网络的利用率不足。为了减少高峰时段的网络流量以及提高低谷时段网络的利用率，采用缓存技术即利用用户的本地的存储空间在非高峰时段预先存储部分视频内容，可以起到平滑视频流量的时变特性以及缓解高峰时段的网络拥塞并提高网络利用率的作用。

经过对现有技术的检索发现，Niesen等人在《IEEE Transactions onInformation Theory，Mar.2014，pp.2856-2867，(电气电子工程师协会用于信息论学报，2014年5月，第2856-2867页)》上发表了题为“Fundamental limits of caching(缓存的基本限制)”的文章，该文章实现通过联合优化数据放置和传输阶段增加编码机会得到了显著的增益。但是，该文章需要一个中央服务器并精心设计每个用户缓存的内容，实际上，这是难以实现的。Niesen等人随后在《IEEE Transactions on Networking，Arg.2015，pp.1029-1040，(电气电子工程师协会用于网络学报，2015年8月，第1029-1040页)》发表了题为“Decentralized coded caching attains order-optimal memory-rate tradeoff(达到最优存储-速率权衡的分布式编码算法)”的文章，该文章提出了分布式的缓存算法，各个用户独立随机地存储文件内容。但是，这些文章都假设文件大小都相同，然而在实际中，文件的大小往往是不同的，例如，由于视频持续时间、分辨率、速率-失真特性等等，视频文件的大小往往是异构的。

经检索还发现，Zhang等人在2015年的《IEEE International Symposium onInformation Theory(电气电子工程师协会信息论国际会议)》上发表了题为“Codedcaching for files with distinct file sizes(针对不同文件大小的编码缓存算法)”的文章，该文章针对文件大小不同的情况，给出了一个可实现的编码缓存方案，在该方案中，采用了和文件大小成正比例的缓存比例，然而，该文章给出的方案并不能达到最优性能。

上述现有技术不足促使申请人针对文件大小不同的情况，提出了一种高效的，性能更优的分布式编码缓存放置方案。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种文件大小异构的分布式编码缓存放置方法及系统，提高各用户终端的本地缓存的利用率，有效减轻了服务器处共享链路的负载。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：本发明结合服务器处的文件大小以及各用户终端的本地缓存的容量限制、不同用户终端的请求情况，采用分布式的缓存优化放置方法确定各用户终端所需缓存的各个文件子集，最终实现为了满足用户终端的各种文件请求服务器处共享链路码率的最小化。

根据本发明的第一方面，提供一种文件大小异构的分布式编码缓存放置方法，包括以下步骤：

第一步，在服务器处存放不同大小的文件；

第二步，在至少一个用户终端的本地缓存处，根据用户终端的本地缓存容量预先缓存所述文件的子集；