[发明专利]一种基于合作缓存的数据选择性缓存方法

说明书

本发明涉及一种基于合作缓存的数据选择性缓存方法，其包括以下步骤：步骤S1，当前用户接收到邻近用户对各数据的请求，或从邻近用户或基站接收到各数据时，记录并更新各数据的请求次数；步骤S2，当前用户根据各数据的请求次数预测各数据未来被请求的概率，以获得各数据的预测概率；步骤S3，当前用户在缓存各数据前，询问并收集邻近用户的内存缓存情况，并结合各数据的大小以及各数据的预测概率，定义各数据的价值；以及步骤S4，若当前用户的内存未满，则缓存接收到的数据，否则，根据各数据的大小以及各数据的价值，利用贪心算法确定是否缓存接收到的数据以替换内存中的原有数据。本发明高效利用了终端有限内存容量，实现了最大化蜂窝流量卸载。

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种基于合作缓存的数据选择性缓存方法。

背景技术

近年来，在高清视频等媒体业务日益普及的情况下，其大流量特性使得频谱资源日益缺乏，也给运营商核心网带来巨大压力。随着超高清晰度流媒体视频以及各类移动智能终端设备的迅速普及，绝大部分的数据流量将从固网转向无线网络。根据市场调研机构Juniper Research发布的数据，到2021年预计全年90％以上的人将主要通过移动设备来获取数字媒体信息，智能手机和平板将逐渐取代个人电脑，成为消费者最主要的计算设备。在未来的20年之内，随着越来越多人使用移动设备，以及用户在移动设备上花的时间越来越多，无线网络数据流量将会大幅飙升。分析近几年全球移动数据业务的增长趋势，预测未来数据业务将会呈现爆炸式的增长，思科第11次年度Visual Networking Index全球移动数据流量预测，到2021年全球手机用户数(55亿)将超过固定电话用户数(29亿)。移动用户、智能手机和物联网(IoT)连接的迅猛增长，网络速度的快速提升，以及移动视频业务的大幅增加，预计将在未来五年内促使移动数据流量增长七倍。移动媒体业务的爆炸式增长和移动连接在用户终端的广泛采用，正在推动4G急速增长，很快将带动5G的增长。5G技术凭借为消费者和商业用户带来更具有创新体验的优势，将对整个网络产生重要影响。

然而，如此爆炸性增长的移动数据流量以及海量终端设备的接入，也对5G体系架构的建设和发展带来了巨大的挑战。面对用户对高速率、低时延的数据传输要求，考虑到核心网络负担过重，大批量的本地连接对未来网络是势在必行的，因此D2D(Device-to-Device，设备到设备通信)的研究工作成为5G中的研究热点。

D2D作为第五代移动通信(5G)的关键技术之一，允许两个互相邻近的移动设备建立本地链路进行直接的数据传输，而不需要通过基站中继转发。这种通信模式不但大大提升频谱利用率和吞吐量，而且减轻基站数据压力及中转延迟问题，提高了用户体验。在传统的蜂窝网络中，移动终端所有数据通信需通过基站的中继转发，而D2D通信允许邻近终端建立直接的本地链路进行本地业务，在基站的控制下，通过复用蜂窝网络的频谱资源完成数据传输，实现数据共享，降低通信时延。这种灵活的通信方式，能有效提高蜂窝网络频谱利用率，改善用户体验，减轻基站集中式转发的负载瓶颈，实现蜂窝网络流量卸载。因此，D2D被认为是提升网络吞吐量和用户体验、减轻基站负担的前景技术之一。

本地业务(local service)是D2D技术主要的应用场景：用户获取数据时，借助D2D技术从邻近的已缓存该数据的用户终端获得数据，而不经过网络侧，从而缓解运营商蜂窝网络的下行传输压力，实现蜂窝网络流量卸载(offloading)。在无线D2D网络中，为了满足更多用户的数据请求，以最大化蜂窝网络流量卸载，缓存技术的研究是关键技术之一。