[发明专利]一种基站以及基于局部流行度的内容缓存方法

说明书

本申请属于无线通信领域，涉及移动蜂窝网络的设备间的通信技术，具体涉及基于局部流行度的内容缓存方法，包括如下步骤：统计时间窗口内经过移动设备的兴趣包所请求的文件；基于上述统计，计算文件的局部流行度；根据文件的局部流行度计算最优文件数；依据最优文件数修改文件库。本申请给出了缓存阶段的缓存策略，即在移动设备的缓存空间有限的情况下减小文件库中文件的数量，尽可能提高缓存命中率，并且降低系统平均能量消耗。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及移动蜂窝网络的设备间(Device-To-Device,D2D)通信技术，具体涉及一种基站以及基于局部流行度的内容缓存方法。

背景技术

随着移动通信网络中的数据流量和内容多样性爆发式的增加。内容缓存是一个流行的内容分发技术，被广泛应用在因特网中以减少蜂窝流量负载。为了应对未来移动网络中海量数据需求，现有技术将内容缓存技术引入到蜂窝网络中。在下一代蜂窝网络中，设备间通信(Device-to-Device，D2D)作为一种有效的卸载蜂窝网络流量和改善系统性能的技术受到广泛关注。在D2D蜂窝网络中，利用移动设备(MT)间直接通信能力可以扩展蜂窝通信应用的前景，例如，如果在邻居移动设备上拥有相同的内容，MT之间可以通过D2D通信进行内容转发实现内容共享。

具有缓存能力的MT间内容共享主要可以分为两个阶段，缓存阶段和传输阶段。传输阶段可以利用D2D通信实现，缓存阶段是利用MT的缓存资源发挥D2D传输的优势。其中，缓存阶段的缓存命中概率是评价缓存性能的重要指标，当缓存命中概率较大时，D2D蜂窝网络能够充分利用缓存资源并发挥D2D传输的优势；当缓存命中概率较小时，MT从宏基站获取请求文件的次数较大，此时缓存资源没有充分利用。

在现有的缓存策略中，等概率随机缓存策略(Equal Probability RandomCaching,EPRC)和最流行文件缓存策略(Most Popular file Caching,MPC)是最为普遍的应用方案。在EPRC方案中，所有文件都以相同的概率被MT随机缓存，缓存命中概率较低。而在MPC策略中，所有移动设备都缓存相同的排行最靠前的文件。当文件请求集中在排行靠前的文件时，能够实现较高的缓存命中概率。但是，所有MT都缓存相同文件造成大量冗余，不能充分利用D2D的传输优势。

因此，如何能够充分利用D2D的传输优势，并且能够提高缓存命中率，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种基于局部流行度的内容缓存方法及基站，以充分利用D2D的传输优势，并且还提高了缓存命中率。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种基于局部流行度的内容缓存方法，包括如下步骤：统计时间窗口内经过移动设备的兴趣包所请求的文件；基于上述统计，计算文件的局部流行度；根据文件的局部流行度计算最优文件数；依据最优文件数修改文件库。

如上所述的基于局部流行度的内容缓存方法，其中，优选的是，统计时间窗口内经过移动设备的兴趣包所请求的文件，具体包括以下步骤：对时间窗口内经过移动设备的兴趣包进行相似度分析；根据相似度对兴趣包的文件进行分类；对每类别的文件分别进行统计。

如上所述的基于局部流行度的内容缓存方法，其中，优选的是，文件的相似度计算公式：其中，D(a，b)为内容文件a和内容文件b之间的相似度；D_KL为内容文件a与内容文件b的相对熵距离。

如上所述的基于局部流行度的内容缓存方法，其中，优选的是，文件的局部流行度计算公式如下：其中，L_i为文件库M^lib中第i个文件的局部流行度；M为文件库M^lib中的文件数；j为文件库M^lib中第j个文件，j从1取至M；i为文件库M^lib中第i个文件；γ为齐夫分布参数。