[发明专利]一种面向用户移动性的网络边缘缓存调整方法

说明书

本发明公开了一种面向用户移动性的网络边缘缓存调整方法，该方法包括以下步骤：S1,将所有网络节点进行分组，构建多层网络缓存的架构，S2，依次计算用户在节点的停留时间和在用户区域的停留时间，S3，基于用户的移动情况和网络状况对移动型用户在各个节点的下载能力建立预测模型，S4，基于下载能力预测模型结合自适应的分块反馈网络缓存调整方法对边缘缓存部署方式进行调整。本发明提供的技术方案通过重新设计缓存空间的部署位置，进一步降低骨干网负载的空间，加入了下载情况反馈机制，修正了下载能力预测模型的预测极限的问题，能够依据用户需求提供适量且足量的缓存服务，以满足移动性强的用户的内容访问需求，能够大幅节省缓存空间。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地说，是一种面向用户移动性的网络边缘缓存调整方法。

背景技术

随着移动互联网技术的高速发展，日益增加的移动联网终端设备和爆炸式的互联网内容量对移动互联网提出了更高的要求。高速铁路的发展和车联网概念的提出，用户的移动性有了极大的提高，对传统的移动互联网提出了全新的挑战。

为了能够给用户提供更稳定的连接、更高的访问速度、更丰富的内容和更安全的通讯。边缘缓存已被证实是一种能够降低用户访问内容延迟、减轻骨干网负担的有效解决方案，并作为一种应对网络流量增长的对策受到了广泛关注。由于存储设备的价格在近几年持续下降，为已经完成大面积部署的移动互联网边缘节点增加缓存能力，相较于重新部署超高速骨干网链路更为经济。按照流行度的视频文件缓存体系能够大幅降低区域能耗，显著提高能量效率，有利于节约能源。设计出实用的缓存部署策略是边缘缓存的核心所在。而为移动性较强的用户，设计缓存部署策略，是边缘缓存的难点之一。另一方面，在设计缓存部署策略中当缓存文件数量大幅增长、网络负担加重时，会存在网络预测极限的缺陷，节点的合理缓存部署效果也会大大降低。

发明内容

本发明采用分层缓存思想，设计出一种高性能、高效率的面向用户移动性的多层网络缓存模型。包括：首先，提出多层缓存结构和分块存储模型。然后，分析用户在移动时存在获取不到相应的需求块提出自适应的分块反馈网络缓存调整(ACBC)算法模型。最后，收集数据进行系统仿真并改善模型。

一种面向用户移动性的网络边缘缓存调整方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1,将所有网络节点进行分组，构建多层网络缓存的架构，所述多层网络缓存架构自顶向下分别包括中心服务器、骨干网、二级节点层和边缘节点层。

S2，为了定量用户的数据获取能力，依次计算用户在节点的停留时间和在用户区域的停留时间，所述节点包括边缘节点，所述用户区域是指一个边缘节点的覆盖范围；

S3，基于用户的移动情况和网络状况对移动型用户在各个节点的下载能力建立预测模型，并对缓存网络进行定量计算，预测用户选择节点的概率。

S4，基于下载能力预测模型结合自适应的分块反馈网络缓存调整方法对边缘缓存部署方式进行调整。进一步的，所述边缘节点缓存完整文件分割形成的数据块，二级节点进行完整文件的缓存；

对于已经在二级节点缓存的文件，边缘缓存可以直接从二级节点缓存获得，不需要经过骨干网进行下载。

进一步的，所述步骤S2中通过建立用户区域停留时间模型依次计算用户在节点的停留时间和在用户区域的停留时间，具体包括以下步骤：

S2.1，构建用户区域停留时间的倒数模型：

假设移动型用户为车内乘客，车辆在某路段停留的时间是车辆速度的倒数；

S2.2，用户区域停留时间模型的推导：

由统计结果显示，车辆的车速最接近正态分布，则车辆的速度服从以下正态分布：

P(v_i)～N(μ_vi，σ_i²)