【技术实现步骤摘要】
一种基于内容流行度的细粒度分层边缘缓存方法
本专利技术属于通讯
，具体是一种基于内容流行度的细粒度分层边缘缓存方法。
技术介绍
近年来，市场上出现了各种多媒体应用，随着智能移动终端的使用呈指数增长趋势。数据流量的爆炸性增长对现有网络进行了一定的测试，并且还影响了浏览多媒体内容时用户体验的质量（QoE）。5G技术和边缘缓存的发展有效地提高了网络性能和用户体验满意度。特别是随着基站内容缓存的出现，每个基站都配备了缓存，可以大大减少网络传输的开销，减少用户获取内容的时延。尽管基站中的缓存可以存储用户可能预先请求的内容，但是缓存的不合理分配和使用仍可能导致过多的网络传输开销。主要体现在以下两个问题：（1）数据的快速增长给网络的运营带来了更大的负担，从而导致更大的传输成本。一个重要的问题是通过合理设计内容缓存方案来减少网络的传输成本。（2）用户获取多媒体内容的时间延迟与用户体验的质量密切相关。因此，另一个重要的问题是通过增加缓存命中率来减少用户获取内容的时间延迟。对于第一个问题，有许多研究集中在降低边缘缓存中网络的传输成...
【技术保护点】
1.一种基于内容流行度的细粒度分层边缘缓存方法，其特征在于包括以下步骤：/nA、建立边缘缓存模型；/n边缘缓存模型包括核心网络，M个MBS和B个SBS，MBS和SBS的集合分别由
【技术特征摘要】
1.一种基于内容流行度的细粒度分层边缘缓存方法，其特征在于包括以下步骤：
A、建立边缘缓存模型；
边缘缓存模型包括核心网络，M个MBS和B个SBS，MBS和SBS的集合分别由和表示，核心网络中有内容提供商和云服务器，以向多媒体设备提供用户设备请求的内容，每个MBS和SBS有一个用于缓存多媒体内容的存储区和一个MEC服务器来处理诸如内容压缩和编码之类的任务，所有多媒体内容以块单元的形式缓存在基本站点的存储中，每个区域中的MBS和SBS以数据包的形式协同缓存，它们通过高速链路进行通信和传输，所有MBS的缓存容量的集合由给出，所有SBS的缓存容量的集合定义为，分别用和表示MBS和SBS的计算资源；
在每个时隙t中，基站中的高速缓存包括高速缓存表转发、内容交付和共享以及高速缓存更新三个过程；首先，每个SBS接收区域内用户的本地内容请求，如果请求的内容不再在本地缓存中，则根据缓存表从上级缓存或核心网获取内容，最后，刷新高速缓存中的存储，并为下一个时隙智能选择多媒体内容；
为MBSm与核心网络之间的距离，为MBSm与SBSn之间的距离，设每个用户在每个时隙t中仅请求一种类型的内容，从而使用内容ID代替用户的ID，为用户与核心网络之间的距离；
设总共有F种类型的多媒体内容，并且每个内容可以由一个或几个内容单元组成，将所有多媒体内容的列表定义为，每个内容由三个成分标识，并表示为，其中df和pf分别是内容f的大小和受欢迎程度，tf是用户获取内容的时间延迟，在时隙t，区域A中的时间延迟为和，其中和分别表示在时隙t处多媒体内容f的大小和时间延迟，SBSn中的多媒体内容f的请求比率是一个独立的平均分布IID随机变量，平均值为，在时间段t，内容流行度集合为，其中表示的时隙t在SBSn中的多媒体内容f的流行度，设满足Zipf分布，表示为，
其中，表示多媒体内容在SBSn中的排名，表示SBSn处的Zipf参数，越大，表示大多数请求的内容就越少；
B、进行边缘内容的缓存；
C、进行性能指标测量。
2.根据权利要求1所述的基于内容流行度的细粒度分层边缘缓存方法，其特征在于：步骤B中，进行边缘内容的缓存包括以下步骤，
用户可以请求的所有多媒体内容都由核心网络中的内容提供商和云服务器提供，部分多媒体内容以数据包的形式缓存在MBSs和SBSs中，而MBSs和SBSs负责固定区域中的用户请求，当发现用户设备UE在MEC服务器的帮助下提交了对某些多媒体内容的请求时，它首先搜索相关内容是否已缓存在最近的SBS中，如果缓存内容命中，它将从高层缓存中预下载命中内容，并通过高速链路将其传输到SBS，然后再传输到UE，如果缓存的内容没有命中，则由核心网络云服务器直接将其提供给UE，MEC服务器负责缓存策略的调度，以及内容的压缩，解压缩，编码和解码任务。
3.如权利要求2所述的基于内容流行度的细粒度分层边缘缓存方法，其特征在于：步骤B中，将整个过程划分为时间片间隙，以每个时间间隙为单独的计算过程，检索每一种多媒体内容，并计算已缓存的内容总量cont，然后基于内容流行度P(t)和缓存策略来选择缓存的位置，判断当前已缓存的内容数是否超过了微基站的计算资源量，将已缓存内容总量cont与微基站的缓存容量上限作比较，如果没有达到上限则记录下微基站中缓存的内容大小和已缓存的内容数量，反之则继续增大已缓存的内容总量cont，在宏基站中执行和微基站相同操作，记录下宏基站中缓存的内容大小和已缓存的内容数量。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖文，于鹄杰，胡博文，段志敏，陈晨，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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