[发明专利]一种基于边缘缓存的ISP与CP联合内容分发机制的构建方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信领域，尤其涉及一种基于边缘缓存的ISP与CP联合内容分发机制的构建方法。

背景技术

随着网络通信技术的快速发展，目前互联网流量呈现爆炸式增长的趋势，其中，移动互联网流量增长最为明显，这为内容提供商(Content Provider，CP)与运营商网络(Internet Service Provider，ISP)的内容分发服务带来了严峻的挑战。对于CP来说，希望通过选择合适的内容服务器，使得用户能够快速获取满足其要求的内容，同时降低对内容服务器的负载压力。对于ISP来说，希望在满足CP内容传输需求的同时，最小化网络传输流量。随着网络流量的迅猛增长，在现有网络体系架构下，CP与ISP单独提供内容服务都难以实现各自的目标。当CP与ISP联合提供内容分发服务时，系统能够准确获取网络拓扑、用户请求等信息，指导CP选择最优的内容服务器与ISP实现合理的流量工程，进而提高用户的服务质量。

通过深入分析当前互联网流量，发现网络内容存在严重的冗余传输问题，尤其是音视频、图片等内容分发型应用重复传输问题最为严重。为了在网络通信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，可以在网络边缘(如基站等)部署网内缓存，存储网络热门内容，缩短用户获取内容的距离。因此，本发明提出一种基于边缘缓存的ISP与CP联合内容分发机制，在ISP与CP协同工作的基础上，借助边缘缓存，最大化地降低网络成本与内容冗余传输问题，提高了网络资源的利用率，为用户提供更为优质的内容服务。

相比当前ISP与CP协同提供内容服务的工作模式，通过在网络边缘部署缓存，可以网络接入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内容源来获取内容，直接从网络边缘请求用户感兴趣的内容。但是，在网络边缘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。

发明内容

针对当前ISP与CP协同提供内容服务工作模式存在的问题，本发明提供一种基于边缘缓存的ISP与CP联合内容分发机制的构建方法，在ISP与CP协同工作的基础上，借助边缘缓存，从最大化网络收益与保障用户服务质量的角度出发，构建全新的网络内容服务模型，提高网络资源利用率与内容分发效率，同时为用户提供更为优质的内容传输服务。

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；根据内容流行度模型，在网络边缘部署内容；统计CP内容源服务器的负载，计算CP服务成本；分析ISP网络节点的负载与链路传输的流量，计算ISP网络服务成本；根据部署的缓存容量，计算引入缓存所带来的成本；构建基于边缘缓存的ISP与CP联合服务的收益模型；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。

一种基于边缘缓存的ISP与CP联合内容分发机制的构建方法，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 Packet Inspection，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

基于步骤(1)中提取与存储的内容相关信息，统计在某一段时间内容同一内容的请求次数(即内容流行度)。分析网络内容流行度的统计特点，然后设计合适的内容流行度模型来表征内容请求的流行度。

(3)根据内容流行度模型，在网络边缘部署内容

基于步骤(2)中设计的网络内容流行度模型，结合缓存容量大小的限制，在网络边缘部署合适的内容，降低网络内容的冗余传输，进而降低ISP与CP的服务成本。

(4)统计CP内容源服务器的负载，计算CP服务成本

当边缘缓存没有缓存用户请求的内容时，该请求会经ISP网络路由到CP内容源服务器，这增加了CP提供内容服务的成本。因此，可以通过统计CP服务器的负载压力，进而计算出CP为网络用户提供内容服务时的成本。

(5)分析ISP网络节点的负载与链路传输的流量，计算ISP网络服务成本