[发明专利]一种基于边缘计算的内容缓存优化方法

说明书

本发明涉及一种基于边缘计算的内容缓存优化方法，利用用户移动的规律性和最优化理论，提高5G通信下用户业务的服务质量。首先根据用户移动轨迹的规律性对某一区域进行区域再划分，再利用最优化理论进行文件的优化缓存，再通过比较文件传输时间与用户要求以决定用户缓存方式。本发明利用最优化理论进行缓存分配，进而优化缓存，以保证缓存内容尽量多，尽量满足用户需要，有效降低时延，在此基础上减少业务传输时延，改善用户的缓存体验，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种内容缓存优化方法，尤其是一种在5G环境下用排队论对基于边缘计算的内容缓存的优化方法，属于移动通信技术领域。

背景技术

近年来，移动设备飞速发展，用户量也急剧上涨，随着物联网的快速发展和互联网5G技术的诞生，我们已经进入了万物互联的时代，网络边缘设备数量的迅速增加，使得该类设备所产生的数据已达到泽字节级别。以云计算模型为核心的大数据处理时代，其关键技术已经不能高效处理网络边缘设备所产生的数据移动网络面临着前所未有的挑战。针对出现的问题，边缘计算模型应运而生，较好地解决了物联网时代大数据处理中所存在的上述问题。边缘计算是指在网络边缘设备上执行任务计算的一种新型计算模型，边缘计算的“边缘”指从网络边缘设备所产生的数据源到云计算中心数据路径之间的任意计算资源和网络资源，其基本理念是将计算任务在接近数据源的计算资源上运行。

在未来5G环境下，考虑到超密集场景，D2D场景等等，边缘设备更是向高密度方向发展。边缘计算节点本身就具有计算、存储等功能，可以利用边缘计算对用户产生的大量数据进行处理，另外边缘计算在靠近用户端处理数据不必经过云计算中心降低了用户业务处理的时延。

微蜂窝是对宏蜂窝的补充，最初是用来消除宏蜂窝的盲区，现在主要设置在小区业务繁忙的区域。边缘缓存主要是利用微基站、边缘服务器、用户端等边缘缓存设备，提前对用户所需内容进行缓存，以降低核心网的压力。由于微蜂窝覆盖范围小，微基站离用户非常近，加上其他边缘缓存设备的补充，可以实现用户与其他终端间的直接通信，大大减小传输时延，减少功率损耗，提高用户体验。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种基于边缘计算的内容缓存优化方法，根据用户移动轨迹的规律性，对某一区域进行区域再划分，利用最优化模型对需要缓存的文件进行缓存优化，再将内容传输时间与用户需求作对比，以决定是否通过边缘缓存设备进行缓存。

为了达到以上目的，本发明提供了一种基于边缘计算的内容缓存优化方法，包括如下步骤，

步骤1、设定区域，并根据区域内用户的行为轨迹对所述区域进行区域再划分；

步骤2、根据前述各再划分区域中不同文件内容的流行度、内容大小以及不同缓存终端的大小，建立最优化模型求解；

步骤3、根据求解出的流量卸载率估算对该区域网络的改善情况；

步骤4、根据用户的移动速度以及在不同缓存终端服务范围内的内容请求速度，判断是否通过缓存终端进行缓存。

本发明考虑不同边缘设备有不同的内存大小，不同文件也有不同的流行度和文件大小，利用最优化理论进行缓存分配，进而优化缓存，以保证缓存内容尽量多，尽量满足用户需要，有效降低时延，改善用户的缓存体验。

传统的区域划分即为蜂窝小区的划分，由于微小区区域面积小，用户移动性大，频繁地切换小区会引起大量的信令交互以及能源的浪费，因此本发明按照用户的移动规律，总结出新的区域规划，以减少切换次数。

本发明首先根据用户移动轨迹的规律性对某一区域进行区域再划分，再利用最优化理论进行文件的优化缓存，再通过比较文件传输时间与用户要求以决定用户缓存方式，在此基础上减少业务传输时延，提升用户体验。