[发明专利]一种小蜂窝协作边缘缓存方法及系统

说明书

本发明公开了一种小蜂窝协作边缘缓存方法，至少包括以下步骤：根据Zipf分布模型计算用户请求内容对应的流行度；建立缓存策略矩阵，并根据缓存策略矩阵建立缓存原则；根据流行度计算最小平均中断率时的最优缓存策略矩阵；根据最优缓存策略以及缓存原则对用户请求内容进行缓存。本发明提供的一种小蜂窝协作边缘缓存方法，通过计算最小平均中断率时的最优缓存策略矩阵，并根据最优缓存策略矩阵和缓存原则对用户的请求内容进行缓存，能够有效提高基站的缓存效率，从而有利于提高基站总体传输性能。

技术领域

本发明涉及数据缓存技术领域，尤其涉及一种小蜂窝协作边缘缓存方法及系统。

背景技术

第五代(5G)及Beyond 5G的新一代移动网络对通信中断率和延时提出苛刻的要求。为了满足对中断率和延时苛刻的要求，异构网络(通常包含传统宏蜂窝与微蜂窝)的架构在新一代移动网中被广泛采用。

通常来说，在异构网中，基站宏蜂窝与微蜂窝之间会采用一条无线链路来分享用户数据与控制信息，该链路一般被称为回程。在新一代移动网络中，由于海量数据在无线回程中互传，回程不可避免出现过载现象，使带宽受到限制或出现高的延时，从而导致系统性能下降。边缘缓存技术在新一代移动通信网络中可用于解决回程过载问题。其主要思想在于将用户数据预先存储在离用户最近的基站(称为边缘基站)，当用户请求缓存内容时，基站不需通过回程链路运载请求数据，而是直接将所缓存数据发给请求用户，因此回程负载得于减小。然而，由于每个边缘基站有限的存储配置，基站无法存储太多文件。在实际应用中，用户所请求内容的数量要远大于基站缓存文件，所以如何设计最优的缓存策略，以达到不同应用的不同性能需求，是边缘缓存技术的主要考虑点。

现在技术中，在每个基站都存储相同文件，当用户请求这些文件时，所有基站都可提供服务，因此系统分集度最高，理论上此时分集度最高能达到M。

使用现有的技术对用户请求内容进行缓存，存在如下问题：由于不同容量空间用来存储相同文件内容，导致缓存内容数量减小，当用户请求未被缓存的内容时，小蜂窝基站不能直接提供服务，需要通过无线回程到宏基站获取该请求内容，才能将内容转发给请求的客户，造成传输链路误码率最高，从而拉低总体传输性能。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种小蜂窝协作边缘缓存方法，能够有效提高基站的缓存效率，从而有利于提高基站总体传输性能。

为实现上述目的，一方面，本发明的一个实施例提供了一种小蜂窝协作边缘缓存方法，至少包括以下步骤：

根据Zipf分布模型计算用户请求内容对应的流行度；

建立缓存策略矩阵，并根据所述缓存策略矩阵建立缓存原则；

根据所述流行度计算最小平均中断率时的最优缓存策略矩阵；

根据所述最优缓存策略以及所述缓存原则对所述用户请求内容进行缓存。

进一步地，所述根据Zipf分布模型计算用户请求内容对应的流行度，具体为：

根据Zipf分布参数以及用户请求内容的个数，计算第m个请求内容的流行度Z_m，表达式如下：

其中，L为用户请求内容的个数，m为第m个请求内容，κ0为Zipf分布参数，Z_m为第m个请求内容的流行度。

进一步地，所述缓存策略矩阵A的表达式为：

其中，所述缓存策略矩阵A包含L行个元素和L列个元素，且每个元素都是实数；所述缓存原则为：若根据所述缓存策略矩阵A计算得到所述矩阵A的元素a_ij＝1且i≤M，则将第j个文件缓存在第i个小蜂窝基站中；如果Mi≤L，则将第j个文件存储宏基站或远端的中心单元；其中，M为基站个数。