一种5G前传网络混合边缘缓存低时延方法技术

本发明专利技术公开了一种5G前传网络混合边缘缓存低时延方法，先构建核心服务器、小区基站以及用户之间的5G前传网络边缘缓存网络场景，再从移动用户对网络内容发出的请求中提取所请求的网络内容名称以及相应的请求次数，维护成信息矩阵并聚类处理，然后计算每个类簇中每个网络内容的缓存价值，并以此制定基站与每个移动用户在存储网络内容时的混合缓存策略，以及建立EMD‑ARIMA预测模型和缓存替换策略，最后移动用户获取需要的网络内容，这样减少用户之间的缓存冗余、提高网络资源利用率、降低5G前传网络的服务时延以及缓解网络的链路压力。

A low delay method of mixed edge buffer in 5g forward network

【技术实现步骤摘要】
一种5G前传网络混合边缘缓存低时延方法
本专利技术属于无线通信
，更为具体地讲，涉及一种5G前传网络混合边缘缓存低时延方法。
技术介绍
近年来，随着移动互联网的高速发展、各种新兴通信业务以及物联网等新兴技术的出现，推动了5G移动通信网络的发展。另外，移动智能终端的普及使得移动数据流量持续增长。据工业界估计，2020年全球范围内将会存在大约500亿部具有网络连接功能的移动终端设备接入网络，并且在未来第五代移动通信系统的容量需要提升1000倍。终端的海量连接、流量的激增都对现有的通信系统在数据传输速率、频谱效率和网络容量等方面造成了巨大的压力，服务器的负载压力也随之剧增，导致服务器无法及时对每一个用户请求做出响应。其次，5G前传网络的带宽是有限的，在业务高峰时段容易发生网络拥塞，导致网络内容传输受阻，使得用户体验受损。有效的解决方法是在有缓存能力的小区基站或移动终端设备上部署缓存，将用户可能请求的内容存储在缓存中，以此方式来缓解5G前传网络链路的压力并降低用户获取内容的时延。目前主流的缓存策略是流行度缓存，即将网络内容按照流行度进行降序排列，然后在基站或移动终端设备上缓存流行度靠前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5G前传网络混合边缘缓存低时延方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、构建核心服务器、小区基站以及用户之间的5G前传网络边缘缓存网络场景；小区基站通过5G前传网络从核心服务器中获取网络内容，再以无线通信方式为整个小区范围内的所有移动用户提供服务，每位移动用户再在辐射范围内为其他用户提供服务；(2)、移动用户对网络内容发出出的请求，提取出该移动用户所请求的网络内容名称以及相应的请求次数；再将内容名称以及相应的请求次数组成信息矩阵，并保存在小区基站的数据库中；其中，信息矩阵的每一行代表一个移动用户对各网络内容的请求次数，每一列代表一项网络内容名称；(3)、对信息矩阵中的数据进行预处理将信息...

【技术特征摘要】
1.一种5G前传网络混合边缘缓存低时延方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、构建核心服务器、小区基站以及用户之间的5G前传网络边缘缓存网络场景；小区基站通过5G前传网络从核心服务器中获取网络内容，再以无线通信方式为整个小区范围内的所有移动用户提供服务，每位移动用户再在辐射范围内为其他用户提供服务；(2)、移动用户对网络内容发出出的请求，提取出该移动用户所请求的网络内容名称以及相应的请求次数；再将内容名称以及相应的请求次数组成信息矩阵，并保存在小区基站的数据库中；其中，信息矩阵的每一行代表一个移动用户对各网络内容的请求次数，每一列代表一项网络内容名称；(3)、对信息矩阵中的数据进行预处理将信息矩阵按行从1到N进行编号，再将信息矩阵的每一列进行最大最小归一化处理；其中，x表示移动用户对某个网络内容的请求次数，xmin表示该列中最小的请求次数，xmax表示该列中最大的请求次数；(4)、利用密度峰值聚类算法对预处理之后的数据进行聚类(4.1)、计算移动用户之间的距离设每个移动用户均对M个网络内容进行请求，利用欧式距离公式计算任意两个移动用户us和ut之间的距离dist(us,ut)；其中，s,t∈[1,N]，且s≠t，表示移动用户us对第m个网络内容的请求次数；(4.2)、计算移动用户us的局部密度ρs；ρs＝∑χ(dist(us,ut)-distcutoff)其中，distcutoff表示截断距离，函数χ(x)满足：(4.3)、计算移动用户us与局部密度更高的用户ut之间的距离δs；当移动用户us的局部密度为最大值时，则移动用户us与其余移动用户ut之间的距离δs为：(4.4)、聚类对于所有的移动用户，以局部密度ρs为横轴、距离δs为纵轴，在平面坐标中画出决策图；再将位于决策图右上角的点选为簇类中心，将剩余的每个点归属到距离它最近的簇类中心所属类簇中，从而将所有的点聚类为L类，L＝{l1,l2,…,lτ,…,lL}，lτ为第τ类中的移动用户数量；(5)、计算每个类簇中每个网络内容的缓存价值类簇τ中第p个网络内容的缓存价值为：其中，fk,p为信息矩阵中的元素值，即表示用户uk对网络内容p的请求次数；待每个类簇中每个网络内容的缓存价值计算完成后，将所有的缓存价值维护成大小为L*M的矩阵Score；(6)、制定基站与每个移动用户在存储网络内容时的混合缓存策略(6.1)、制定基站缓存策略将矩阵Score中的每一个元素进行降序排列，再将前B个元素所对应的网络内容存储到基站的缓存空间中，如果某个元素所对应的网络内容出现重复，则按顺序存储下一个网络内容；(6.2)、制定移动用户缓存策略每个移动用户在存储空间中缓存各自请求次数最高的b个网络内容；(7)、建立EMD-ARIMA预测模型(7.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张崇富，钟瑶，黄欢，邱昆，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51