第五代移動通信系統(tǒng)中一種基于流行度的內(nèi)容緩存方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于流行度的內(nèi)容緩存方法，應(yīng)用于第五代移動通信系統(tǒng)，屬 于信息通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能終端、平板電腦和社交網(wǎng)絡(luò)等的興起，移動業(yè)務(wù)需求將爆炸性增長，無線 數(shù)據(jù)流量和信令對移動通信網(wǎng)絡(luò)帶來了前所未有的沖擊。據(jù)國際電信聯(lián)盟預(yù)測，到2020 年，移動通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量需求將達(dá)到4G商用網(wǎng)絡(luò)的1000倍。4G技術(shù)難以滿足上 述發(fā)展需求。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，未來的移動通信除了解決人與人的通信，還需 要解決人與物，物與物的通信，比如智能電網(wǎng)、智能交通等應(yīng)用?？傊?，未來移動通信需要適 應(yīng)多樣化的移動業(yè)務(wù)和場景，提升用戶體驗(yàn)。
[0003] 針對上述需求，第五代移動通信系統(tǒng)（5G)的研發(fā)工作已經(jīng)在全球陸續(xù)提上日程， 例如歐盟的5GNow和Metis項(xiàng)目，韓國的5G論壇，中國也啟動MT-2020論壇。雖然5G系 統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)的研宄已經(jīng)逐步展開，但是目前關(guān)于5G系統(tǒng)的核心技術(shù)、特別是移動通信無 線組網(wǎng)架構(gòu)及組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的演進(jìn)仍然未能得到學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界清晰一致的認(rèn)識。IEEE CommunicationMagazine于2014年2月刊專門針對5G出版了一個(gè)專輯，但是其中對5G技 術(shù)演進(jìn)的展望仍然存在多種可能。為了實(shí)現(xiàn)容量提升1000倍這一核心需求，目前比較一致 的思路是從如下三個(gè)方面著手解決該問題：物理層無線傳輸，頻譜資源擴(kuò)展，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。要 從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上要進(jìn)行變革，未來的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架需要具有這幾個(gè)特征：異構(gòu)融合，多種類型、不 同覆蓋大小的異構(gòu)小區(qū)共存，且重疊覆蓋網(wǎng)絡(luò)等。這些技術(shù)帶來容量增長的同時(shí)也為移動 通信網(wǎng)絡(luò)帶來了新的挑戰(zhàn)。
[0004] 但是，由于無線網(wǎng)絡(luò)相對于有線網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜，在無線網(wǎng)絡(luò)虛擬化設(shè)計(jì)中需要考 慮信道的不確定性、功率控制、信令開銷等問題，這樣的復(fù)雜性使得上述有線網(wǎng)絡(luò)的虛擬化 技術(shù)不能直接搬到無線網(wǎng)絡(luò)中使用。因此，如何將網(wǎng)絡(luò)虛擬化的思想引入到無線網(wǎng)絡(luò)中，并 將通信、計(jì)算與存儲資源融合起來，是進(jìn)一步大幅度提高頻譜效率和能耗效率的關(guān)鍵所在， 已成為未來網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展方向。
[0005] Q)N(ContentDeliveryNetwork)的基本原理是廣泛采用各種緩存服務(wù)器，將這 些緩存服務(wù)器分布到用戶訪問相對集中的地區(qū)或網(wǎng)絡(luò)中，在用戶訪問網(wǎng)站時(shí)，用
[0006] 全局負(fù)載技術(shù)將用戶的訪問指向距離最近的工作正常的緩存服務(wù)器上，由緩存服 務(wù)器直接響應(yīng)用戶請求。CDN系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點(diǎn)的連接、負(fù)載狀況以及 到用戶的距離和響應(yīng)時(shí)間等綜合信息將用戶的請求重新導(dǎo)向離用戶最近的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上。其 目的是使用戶可就近取得所需內(nèi)容，解決Internet網(wǎng)絡(luò)擁擠的狀況，提高用戶訪問網(wǎng)站的 響應(yīng)速度。依靠部署在各地的邊緣服務(wù)器，通過中心平臺的負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)、調(diào)度等功 能模塊，使用戶就近獲取所需內(nèi)容，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶訪問響應(yīng)速度和命中率。
[0007] 因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)出第五代移動通信系統(tǒng)中一種基于流行度的內(nèi)容緩存方法，從 理論角度清晰地介紹了相關(guān)的概念及其技術(shù)架構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 技術(shù)問題：本發(fā)明設(shè)計(jì)出第五代移動通信系統(tǒng)中一種基于流行度的內(nèi)容緩存方 法，該方法將針對傳統(tǒng)通信資源與計(jì)算資源相分離的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的弊端，提出了分層的內(nèi)容 分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN)與移動通信網(wǎng)絡(luò)融合的方法，根據(jù)用戶對內(nèi)容的關(guān)注，把內(nèi)容存放在不同 的緩存位置，使網(wǎng)絡(luò)特性與業(yè)務(wù)特性相匹配，提升用戶體驗(yàn)。
[0009] 技術(shù)方案：
[0010] 1.設(shè)計(jì)出第五代移動通信系統(tǒng)中一種基于流行度的內(nèi)容緩存方法
[0011] 第五代移動通信系統(tǒng)中一種基于流行度的內(nèi)容緩存方法，突破傳統(tǒng)蜂窩小區(qū)的結(jié) 構(gòu)，利用分布式網(wǎng)路服務(wù)器放置位置使資源更接近用戶，考慮通信、計(jì)算、存儲多維度資源 進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，建立以用戶為中心的網(wǎng)絡(luò)，最終適應(yīng)5G系統(tǒng)的發(fā)展需求并提高網(wǎng)絡(luò)整體容 量。
[0012] 提出的第五代移動通信系統(tǒng)中一種基于流行度的內(nèi)容緩存方法提出在移動通 信網(wǎng)絡(luò)中將內(nèi)容的存儲位置從上而下分為了五個(gè)層次，分別是：核心網(wǎng)路由器緩存L1， FW^Kpacketdatanetwork)網(wǎng)關(guān)緩存L2,邊界路由器層本地網(wǎng)關(guān)緩存L3,無線接入網(wǎng)本地 網(wǎng)關(guān)緩存L4,移動終端緩存L5。在此框架內(nèi)，采用以下關(guān)鍵技術(shù)：內(nèi)容流行程度分級、內(nèi)容 分發(fā)和緩存關(guān)鍵技術(shù)、副本方式關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)感知路由技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)。
[0013] 2.緩存服務(wù)器的位置
[0014] 緩存服務(wù)器通過提高重復(fù)訪問內(nèi)容的命中率，可以有效地改善網(wǎng)站的訪問速度和 整體性能，以彌補(bǔ)帶寬的不足。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量的增加，互聯(lián)網(wǎng)用戶經(jīng)常會遇到 網(wǎng)站服務(wù)器因超負(fù)載鏈接而出現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間很慢的情況。對于網(wǎng)站運(yùn)營商來說，增加昂貴的 帶寬并不是唯一的解決方法，有一種費(fèi)用相對較為低廉，而效果又非常理想的服務(wù)方式，那 就是高速緩存技術(shù)。
[0015] 第五代移動通信系統(tǒng)中一種基于流行度的內(nèi)容緩存方法中，將內(nèi)容緩存服務(wù)器 的存儲位置從上而下分為了五個(gè)層次，分別是：核心網(wǎng)路由器緩存Ll，PDN(packetdata network)網(wǎng)關(guān)緩存L2,邊界路由器層本地網(wǎng)關(guān)緩存L3,無線接入網(wǎng)本地網(wǎng)關(guān)緩存L4,移動 終端緩存L5,讓緩存服務(wù)器更加接近請求用戶。
[0016] 所述的根據(jù)內(nèi)容流行程度將內(nèi)容進(jìn)行分級，即根據(jù)用戶對內(nèi)容的請求頻率、訪問 次數(shù)和內(nèi)容更新的時(shí)間，對內(nèi)容進(jìn)行流行程度分析，劃分為不同的流行程度級別，即全局流 行內(nèi)容、局部流行內(nèi)容和其余內(nèi)容，存放在不同的緩存位置。
[0017] 根據(jù)用戶對內(nèi)容的請求頻率、訪問次數(shù)和內(nèi)容更新的時(shí)間，對內(nèi)容進(jìn)行流行程度 分析，劃分為不同的流行程度級別，分為全局流行內(nèi)容，局部流行內(nèi)容和其余內(nèi)容