一种面向用户移动性的网络边缘缓存选择方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108540549A(43)申请公布日2018.09.14(21)申请号201810286182.1(22)申请日2018.04.03(71)申请人西南交通大学地址611756四川省成都市高新区西部园区西南交通大学(72)发明人李可吕兆延邢焕来(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人韩雪(51)Int.Cl.H04L29/08(2006.01)权利要求书3页说明书18页附图7页(54)发明名称一种面向用户移动性的网络边缘缓存选择方法(57)摘要本发明公开了一种面向用户移动性的网络边缘缓存选择方法，该方法包括以下步骤：S1,将所有网络节点进行分组，构建多层网络缓存的架构，S2，依次计算用户在节点的停留时间和在用户区域的停留时间，S3，基于用户的移动情况和网络状况对移动型用户在各个节点的下载能力建立预测模型，S4,当用户下载发生下载出错时，提供相应的出错解决方法，S5，根据用户的下载情况选择不同的边缘节点缓存方式。本发明提供的方案通过重新设计缓存空间的部署位置，降低骨干网负载的空间，降低用户的内容访问延迟，并提供用户下载出错的应对措施，以满足移动性强的用户的内容访问需求，大大降低缓存占用空间，能灵活应对用户密集的城市和用户分散的郊区等各种联网需求。CN108540549ACN108540549A权利要求书1/3页1.一种面向用户移动性的网络边缘缓存选择方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1,将所有网络节点进行分组，构建多层网络缓存的架构，所述多层网络缓存架构自顶向下分别包括中心服务器、骨干网、二级节点层和边缘节点层。S2，为了定量用户的数据获取能力，依次计算用户在节点的停留时间和在用户区域的停留时间，所述节点包括边缘节点，所述用户区域是指一个边缘节点的覆盖范围；S3，基于用户的移动情况和网络状况对移动型用户在各个节点的下载能力建立预测模型，并对缓存网络进行定量计算，预测用户选择节点的概率；S4,当用户下载发生下载出错时，提供相应的出错解决方法；S5，根据用户的下载情况选择不同的边缘节点缓存方式。2.如权利要求1所述的网络边缘缓存选择方法，其特征在于，所述边缘节点缓存完整文件分割形成的数据块，二级节点进行完整文件的缓存；对于已经在二级节点缓存的文件，边缘缓存可以直接从二级节点缓存获得，不需要经过骨干网进行下载。3.如权利要求1所述的网络边缘缓存选择方法，其特征在于，所述步骤S2中通过建立用户区域停留时间模型依次计算用户在节点的停留时间和在用户区域的停留时间，具体包括以下步骤：S2.1，构建用户区域停留时间的倒数模型：假设移动型用户为车内乘客，车辆在某路段停留的时间是车辆速度的倒数；S2.2，用户区域停留时间模型的推导：由统计结果显示，车辆的车速最接近正态分布，则车辆的速度服从以下正态分布：车辆在单位里程停留时间与车辆速度互为倒数关系，因此车辆在单位时间里停留的时间服从以下分布：S2.2，构建用户区域停留时间的正态分布模型：对用户区域停留时间的结果进行正态分布拟合，得到正态分布的用户区域停留时间模型，使用如下数学表达式表达：4.如权利要求1所述的网络边缘缓存选择方法，其特征在于，用户在某个边缘节点内能够下载的数据量和在该边缘节点内停留的时间成正比，在已完成用户区域停留时间的模型的基础上，建立定量的用户下载能力预测的数学模型，即基于用户的移动情况和网络状况对移动型用户在各个节点的下载能力建立预测模型，并对缓存网络进行定量计算，预测用户选择节点的概率。5.如权利要求4所述的网络边缘缓存选择方法，其特征在于，按照如下计算步骤和公式可对移动型用户在各个节点的下载能力建立预测模型，并对缓存策略进行定量计算求解：2CN108540549A权利要求书2/3页用户能在边缘节点下载的数据量与无线信道带宽正线性相关，根据正态分布的性质，用户在边缘节点能下载的数据量服从以下分布：那么用户在边缘节点能下载的块的数量服从以下分布：第k个数据块能在节点i被下载到的概率：Yi＝Yi-1+Xi车辆在某边缘节点范围内下载的数据块的数量服从正态分布。即Yi＝Yi-1+Xi，Y0＝0其中，“*”代表卷积。由于所以若使得则意味着时，均无法达到下载概率大于门限概率的要求，否则使得或成立。3CN108540549A权利要求书3/3页其中，运算符定义为将一组数进行降序排序。6.如权利要求1所述的网络边缘缓存选择方法，其特征在于，通过用户停留时间模型的建立和节点下载概率模型的建立生成的数据块部署策略使用户能下载到需求的数据块，若用户无法下载到请求的数据块，即出现块下载出错时，建立下载出错模型，提供相应的出错解决方法。7.如权利要求6所述的网络边缘缓存选择方法，其特征在于，所