[发明专利]一种基于内容缓存和网络状态感知的业务迁移方法

摘要

本发明公开了一种基于内容缓存和网络状态感知的业务迁移方法，根据虚拟小区内用户群体的兴趣点以及虚拟小区内流量统计特征，将热点内容缓存至分布式部署的基站群，虚拟小区内的控制基站会对基站群进行资源管理，通过感知缓存内容信息和基站的传输速率，比较当前向用户服务的服务基站和虚拟小区内其他基站的传输时延，判断当前用户服务是否需要进行业务迁移。控制基站能够实现基于业务请求、当前网络状态信息和内容感知的迁移决策，具有内容缓存的各个基站依照控制基站下发的迁移决策结果进行业务迁移。其目的为，降低整个网络用户访问内容的请求时延，且有效地避免了大量的跨网数据流量、降低网络运营成本提升了整体网络的服务性能。

主权项

一种基于内容缓存和网络状态感知的业务迁移方法，其特征在于，包括以下步骤：1)系统内容库将缓存在虚拟小区内基站的内容文件按照Zipf定律分布部署到不同位置，使得虚拟小区内的基站缓存尽可能多高访问率的内容文件，具体流程为：设一个虚拟小区内传输基站存储内容集合为S，更新周期为T，这里的更新周期是指具有缓存能力的传输基站缓存内容的更新时间，在一个更新周期T，传输基站记录内容访问率，根据访问频率按非增方式排序内容访问率服从Zipf定律分布f(i)，解出满足其中为访问频率因子，得到：定义I≤|S|，I表示为热点内容文件的数目，热点内容集合a为缓存访问率排名前I的内容集合，内容集合b为缓存普通内容；2)对所述步骤1)中得到的热点内容集合a和普通内容集合b，在更新周期内，将热点内容集合a分布式地缓存在虚拟小区内的基站中，而内容服务器侧缓存了内容集合a和b；3)对所述步骤2)中得到了虚拟小区内用户群体的兴趣内容和缓存分布位置，具备协作式缓存的网络中，用户请求内容命中包括以下情况：3‑a)本地命中：当前服务基站上缓存有该被请求内容文件的副本；3‑b)服务器命中：该请求不是本地命中，则需要通过Internet向内容服务器发送请求；4)对所述步骤3)中得到了用户请求内容命中位置，其中本地命中率与服务器命中率为：4‑a)用户请求的内容i在基站j命中，本地命中率为其中αj表示基站j具备缓存内容能力，表示内容i是否被缓存在基站j处；4‑b)用户请求的内容i在服务器命中，服务器命中率为其中表示内容i是否属于内容服务器命中；5)用户请求所产生的传输时延主要分为两个过程，分别是基站到用户的时延和内容服务器到基站的时延；时延表示基站j为用户传输内容i时的总传输时延，基站时延表示基站j为用户传输内容i时的传输时延，时延表示服务器为基站j传输内容i时的传输时延；6)对所述步骤5)中得到了用户请求所产生的传输时延，具体表示如下：6‑a)用户所请求的内容在基站端无缓存时，那么被访问的基站需要向内容服务器发起请求；此时，对于用户的内容请求时延为：6‑b)用户请求的为普通内容时，基站所存储的内容库中没有，因此基站需要向内容服务器请求内容；此时，对于用户的内容请求时延为：6‑c)用户请求的为热点内容，基站能满足用户的需求；此时，对于用户的内容请求时延为：6‑d)对所述步骤6)中a)b)c)三种不同时延情况，其中6‑a)和6‑b)时延表示相同，可把这两种情况视为一种，因此对于用户所请求内容产生的总传输时延为：7)对所述步骤6)中得到了用户请求内容所产生的传输时延，基站时延表示为内容服务器产生时延表示为其中si表示内容i文件大小，Rj表示基站j传输速率，Dserver表示单位数据量服务器命中时延；8)服务基站的网络图模型表示为G＝(N0,E,D)，其中，N0表示服务基站j所在虚拟小区内其他具有缓存内容的传输基站即候选目标集合，E表示当前服务基站j迁移至候选目标集合中基站的路径集合，D表示选择不同目标基站的不同路径时所产生的时延；9)对所述步骤8)中得到了虚拟小区内服务基站传输时延网络图，用户请求内容对系统的传输时延为：其中表示用户当前服务基站时延，表示用户迁移至基站k的传输时延，σjk表示为用户迁移指示符，βi表示为用户请求内容i类别；10)从系统的内容存放和基站网络状态角度考虑，提出判断用户发生迁移的准则，具体准则如下：10‑a)迁移目标候选集合内存在基站，满足传输速率比当前服务基站传输速率大；σjk=1,R0≤Rj≤Rk0,else]]>其中，R0为基站的最小传输速率；10‑b)迁移目标候选集合内存在基站，满足缓存的内容是当前服务基站不具备的；11)对所述步骤10)中得到了业务迁移判别准则，在更新周期内，若当前服务基站j传输时延大于候选目标集合中基站k传输时延，则满足用户业务迁移准则，若当前服务基站j小于候选目标集合中基站k传输时延，但基站j无内容i缓存，则满足用户迁移准则。