一种蜂窝网络中的内容缓存方法及蜂窝网络系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种蜂窝网络中的内容缓存方法及缓存系统，其中方法包括：用户终端计算小区转移概并将其发送至相邻基站；相邻基站计算用户终端的下载未完成概率；当前基站确定当前小区内容流行度；当前基站基于接收的由相邻基站发送的小区转移概率和下载未完成概率，对当前小区内容流行度进行修正；MEC基于接收的由当前基站发送的修正后的小区内容流行度列表，确定最优缓存布置矩阵并将其发送至当前基站；当前基站基于最优缓存布置矩阵，对目标下载内容进行缓存并将其发送至用户终端；本发明专利技术能够避免缓存中断，进而避免因缓存中断而从核心网获取数据导致传输时延增大的问题。

A content caching method and cellular network system in cellular network

The embodiment of the invention provides a content caching method and a caching system in a cellular network, wherein the method includes: the user terminal calculates the cell transfer concept and sends it to the adjacent base station; the adjacent base station calculates the download uncompleted probability of the user terminal; the current base station determines the current cell content popularity; the current base station determines the cell transfer probability sent by the adjacent base station based on the received cell transfer probability Based on the received revised cell content popularity list sent by the current base station, MEC determines the optimal cache layout matrix and sends it to the current base station; based on the optimal cache layout matrix, the current base station caches the target downloaded content and sends it to the user terminal; the invention can avoid The buffer interrupt is avoided, so as to avoid the problem of increasing the transmission delay caused by the data obtained from the core network due to the buffer interrupt.

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝网络中的内容缓存方法及蜂窝网络系统
本专利技术属于通信
，特别涉及一种蜂窝网络中的内容缓存方法及蜂窝网络系统。
技术介绍
移动互联网的发展日新月异，已经渐渐发展为人们生活中不可缺少的一部分，移动终端更新速度越来越快，蜂窝网络的数据流呈现出爆炸式增长，这不仅要求移动网络提供极高的数据传输速率，还要求较低的传输时延。5G网络包括宏基站和小基站两种基站，形成分层网络。其中，宏基站主要负责信令控制和移动通信，在每个宏基站的范围内，小基站密集部署，主要负责提高网络容量。宏基站和小基站的覆盖范围分别称作宏小区和小小区。宏基站和小基站之间通过X.2链路相连，可以互相传递信令和数据，上述X.2链路是指一个节点到相邻节点的一段物理线路，宏基站和小基站都可以设置缓存器以缓存内容，当用户终端发出请求时，如果基站缓存器已经存储了用户请求的数据，便可以直接响应请求并传输内容给客户。当用户从一个小区移动到另一个小区时，基站随之发生切换，例如，当用户从一个宏小区移动到另一个宏小区时，便切换到之后的宏小区内的宏基站。然而，切换后的基站不一定缓存有用户请求的数据，这样一来，缓存将发生中断，即缓存内容没有随着用户终端的移动而从一个基站迁移至另一个基站，切换后的基站就必须从核心网获取相应的内容然后传输至用户。因缓存中断而从核心网获取数据时，由于从核心网获取数据需通过链路上的多个节点进行转发，导致用户终端接收数据时的传输时延增大。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种蜂窝网络中的内容缓存方法及缓存系统，以解决由于缓存中断导致的基站必须从核心网获取目标下载内容，传输时延增加的问题。具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种蜂窝网络中的内容缓存方法，应用于蜂窝网络系统，所述蜂窝网络系统包括：当前基站，与所述当前基站交互的相邻基站，与所述当前基站和所述相邻基站连接的移动边缘计算服务器MEC(MobileEdgeComputing，移动边缘计算)，以及与所述相邻基站连接的用户终端，所述方法包括：所述用户终端基于多个邻区的RSRP(ReferenceSignalReceivingPower，参考信号接收功率)，计算小区转移概率，并将所述小区转移概率发送至所述相邻基站；所述邻区为与所述用户终端所归属小区的小区范围存在重叠的小区，所述小区转移概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站的小区转移到所述当前基站的小区的概率；所述相邻基站计算所述用户终端的下载未完成概率，并将所述下载未完成概率发送至所述当前基站，所述下载未完成概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站转移至所述当前基站前，所述相邻基站向用户终端传输目标下载内容且传输未完成的概率；所述当前基站根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求内容信息，确定当前小区内容流行度，所述历史请求内容信息包括：接入所述当前基站的所述用户终端的多个历史请求内容的名称，以及所述多个历史请求内容的历史请求次数；所述当前小区内容流行度用于表示所述多个历史请求内容在预设时间段内被请求的概率；所述当前基站接收由所述相邻基站发送的所述小区转移概率，以及临近小区内容流行度，并基于所述小区转移概率，所述下载未完成概率和所述临近小区内容流行度，对所述当前小区内容流行度进行修正，得到修正后的小区内容流行度，并将所述修正后的小区内容流行度记录至所述小区内容流行度列表，所述临近小区内容流行度为所述相邻基站计算得到的自身的小区内容流行度；所述MEC接收由所述当前基站发送的修正后的小区内容流行度列表，并基于所述修正后的小区内容流行度列表，确定最优缓存布置矩阵，并将所述最优缓存布置矩阵发送至所述当前基站；所述最优缓存布置矩阵的各行表示各基站，所述最优缓存布置矩阵的各列表示各待下载内容，所述最优缓存布置矩阵中的各元素用于指示各基站是否对各待下载内容进行缓存；所述当前基站基于所述最优缓存布置矩阵，对所述目标下载内容进行缓存，并将所述目标下载内容发送至所述用户终端。可选的，所述用户终端基于多个相邻基站的RSRP，计算小区转移概率的步骤，包括：所述用户终端利用第一预设表达式，计算小区转移概率，所述第一预设表达式为：式中，Yi表示所述用户终端转移到当前小区的小区转移概率，Xi表示所述当前基站的参考信号接收功率RSRP，∑iXi表示所述多个邻区参考信号接收功率RSRP的和。可选的，所述相邻基站计算所述用户终端的下载未完成概率的步骤包括：所述相邻基站利用第二预设表达式，计算所述用户终端的下载未完成概率，所述第二预设表达式为：式中，r表示数据传输速率，d表示预设时间段内所述用户终端移动轨迹长度，v表示用户终端的移动速度，B表示用户终端目标下载内容的大小。可选的，所述当前基站包括：当前宏基站和当前小基站，所述基于所述小区转移概率，所述下载未完成概率，对所述当前小区内容流行度进行修正的步骤包括：当所述当前基站为所述当前宏基站时，利用第三预设表达式，对所述当前基站的所述当前小区内容流行度进行修正，所述第三预设表达式为：式中，p表示所述小区内容流行度，q表示所述下载未完成概率，T表示所述小区转移概率；n表示所述当前宏基站，f表示历史请求内容，表示所述当前宏基站n预设范围内的其他宏基站的集合，表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合，m表示所述当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合中的任意一个宏基站，n表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合中的任意一个小基站；pn,f表示所述当前宏基站的历史请求内容流行度，表示所述当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合对当前宏基站n的小区内容流行度的影响，表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合对当前宏基站n的内容流行度的影响；当所述当前基站为所述当前小基站时，利用第四预设表达式，对所述当前基站的所述当前小区内容流行度进行修正，所述第四预设表达式为：式中，p表示所述小区内容流行度，q表示所述下载未完成概率，T表示所述小区转移概率；n表示所述当前小基站，f表示历史请求内容，表示所述当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合，s表示所述当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合中的任意一个小基站，pn,f表示所述当前小基站的历史请求内容流行度，表示所述当前小基站n预设范围内的小基站的集合对当前小基站n的内容流行度的影响。可选的，所述MEC接收由所述当前基站发送的所述修正后的小区内容流行度，并基于所述修正后的小区内容流行度，确定所述最优缓存布置矩阵的步骤，包括：所述MEC利用第五预设表达式，计算最优缓存布置矩阵，所述第五预设表达式为：s.t.∑B·xn,f≤Cn∈NM∪NSxn,f∈{0,1}式中，θk,n,f表示服务质量QoS时延保证参数，rn表示数据传输速率，E表示求θk,n,f的均值，B表示一项历史请求内容的大小，Cn表示基站存储空间，xn,f表示所述缓存布置矩阵，n表示所述当前基站，NM表示所述当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蜂窝网络中的内容缓存方法，其特征在于，应用于蜂窝网络系统，所述蜂窝网络系统包括：当前基站，与所述当前基站交互的相邻基站，与所述当前基站和所述相邻基站连接的移动边缘计算服务器MEC，以及与所述相邻基站连接的用户终端，所述方法包括：/n所述用户终端基于多个邻区的参考信号接收功率RSRP，计算小区转移概率，并将所述小区转移概率发送至所述相邻基站；所述邻区为与所述用户终端所归属小区的小区范围存在重叠的小区，所述小区转移概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站的小区转移到所述当前基站的小区的概率；/n所述相邻基站计算所述用户终端的下载未完成概率，并将所述下载未完成概率发送至所述当前基站，所述下载未完成概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站转移至所述当前基站前，所述相邻基站向用户终端传输目标下载内容且传输未完成的概率；/n所述当前基站根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求内容信息，确定当前小区内容流行度，所述历史请求内容信息包括：接入所述当前基站的所述用户终端的多个历史请求内容的名称，以及所述多个历史请求内容的历史请求次数；所述当前小区内容流行度用于表示所述多个历史请求内容在预设时间段内被请求的概率；/n所述当前基站接收由所述相邻基站发送的所述小区转移概率，以及临近小区内容流行度，并基于所述小区转移概率，所述下载未完成概率和所述临近小区内容流行度，对所述当前小区内容流行度进行修正，得到修正后的小区内容流行度，并将所述修正后的小区内容流行度记录至所述小区内容流行度列表，所述临近小区内容流行度为所述相邻基站计算得到的自身的小区内容流行度；/n所述MEC接收由所述当前基站发送的修正后的小区内容流行度列表，并基于所述修正后的小区内容流行度列表，确定最优缓存布置矩阵，并将所述最优缓存布置矩阵发送至所述当前基站；所述最优缓存布置矩阵的各行表示各基站，所述最优缓存布置矩阵的各列表示各待下载内容，所述最优缓存布置矩阵中的各元素用于指示各基站是否对各待下载内容进行缓存；/n所述当前基站基于所述最优缓存布置矩阵，对所述目标下载内容进行缓存，并将所述目标下载内容发送至所述用户终端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝网络中的内容缓存方法，其特征在于，应用于蜂窝网络系统，所述蜂窝网络系统包括：当前基站，与所述当前基站交互的相邻基站，与所述当前基站和所述相邻基站连接的移动边缘计算服务器MEC，以及与所述相邻基站连接的用户终端，所述方法包括：
所述用户终端基于多个邻区的参考信号接收功率RSRP，计算小区转移概率，并将所述小区转移概率发送至所述相邻基站；所述邻区为与所述用户终端所归属小区的小区范围存在重叠的小区，所述小区转移概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站的小区转移到所述当前基站的小区的概率；
所述相邻基站计算所述用户终端的下载未完成概率，并将所述下载未完成概率发送至所述当前基站，所述下载未完成概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站转移至所述当前基站前，所述相邻基站向用户终端传输目标下载内容且传输未完成的概率；
所述当前基站根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求内容信息，确定当前小区内容流行度，所述历史请求内容信息包括：接入所述当前基站的所述用户终端的多个历史请求内容的名称，以及所述多个历史请求内容的历史请求次数；所述当前小区内容流行度用于表示所述多个历史请求内容在预设时间段内被请求的概率；
所述当前基站接收由所述相邻基站发送的所述小区转移概率，以及临近小区内容流行度，并基于所述小区转移概率，所述下载未完成概率和所述临近小区内容流行度，对所述当前小区内容流行度进行修正，得到修正后的小区内容流行度，并将所述修正后的小区内容流行度记录至所述小区内容流行度列表，所述临近小区内容流行度为所述相邻基站计算得到的自身的小区内容流行度；
所述MEC接收由所述当前基站发送的修正后的小区内容流行度列表，并基于所述修正后的小区内容流行度列表，确定最优缓存布置矩阵，并将所述最优缓存布置矩阵发送至所述当前基站；所述最优缓存布置矩阵的各行表示各基站，所述最优缓存布置矩阵的各列表示各待下载内容，所述最优缓存布置矩阵中的各元素用于指示各基站是否对各待下载内容进行缓存；
所述当前基站基于所述最优缓存布置矩阵，对所述目标下载内容进行缓存，并将所述目标下载内容发送至所述用户终端。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户终端基于多个相邻基站的RSRP，计算小区转移概率的步骤，包括：
所述用户终端利用第一预设表达式，计算小区转移概率，所述第一预设表达式为：



式中，Yi表示所述用户终端转移到当前小区的小区转移概率，Xi表示所述当前基站的参考信号接收功率RSRP，∑iXi表示所述多个邻区参考信号接收功率RSRP的和。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相邻基站计算所述用户终端的下载未完成概率的步骤包括：
所述相邻基站利用第二预设表达式，计算所述用户终端的下载未完成概率，所述第二预设表达式为：



式中，r表示数据传输速率，d表示预设时间段内所述用户终端移动轨迹长度，v表示用户终端的移动速度，B表示用户终端目标下载内容的大小。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前基站包括：当前宏基站和当前小基站，所述基于所述小区转移概率，所述下载未完成概率，对所述当前小区内容流行度进行修正的步骤包括：
当所述当前基站为所述当前宏基站时，利用第三预设表达式，对所述当前基站的所述当前小区内容流行度进行修正，所述第三预设表达式为：



式中，p表示所述小区内容流行度，q表示所述下载未完成概率，T表示所述小区转移概率；n表示所述当前宏基站，f表示历史请求内容，表示所述当前宏基站n预设范围内的其他宏基站的集合，表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合，m表示所述当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合中的任意一个宏基站，n表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合中的任意一个小基站；pn，f表示所述当前宏基站的历史请求内容流行度，表示所述当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合对当前宏基站n的小区内容流行度的影响，表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合对当前宏基站n的内容流行度的影响；
当所述当前基站为所述当前小基站时，利用第四预设表达式，对所述当前基站的所述当前小区内容流行度进行修正，所述第四预设表达式为：



式中，p表示所述小区内容流行度，q表示所述下载未完成概率，T表示所述小区转移概率；n表示所述当前小基站，f表示历史请求内容，表示所述当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合，s表示所述当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合中的任意一个小基站，pn，f表示所述当前小基站的历史请求内容流行度，表示所述当前小基站n预设范围内的小基站的集合对当前小基站n的内容流行度的影响。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MEC接收由所述当前基站发送的修正后的小区内容流行度列表，并基于所述修正后的小区内容流行度列表，确定所述最优缓存布置矩阵的步骤，包括：
所述MEC利用第五预设表达式，计算最优缓存布置矩阵，所述第五预设表达式为：



s.t.∑B·xn，f≤Cnn∈NM∪NS
xn，f∈{0，1}
式中，θk，n，f表示服务质量QoS时延保证参数，rn表示数据传输速率，E表示求θk，n，f的均值，B表示一项历史请求内容的大小，Cn表示基站存储空间，xn，f表示所述缓存布置矩阵，n表示所述当前基站，NM表示所述当前基站预设范围内所有宏基站的集合，NS表示所述当前基站...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晓东，高宁，侯延昭，陶小峰，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11