一種分布式緩存的動態(tài)部署方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無線通信網(wǎng)絡(luò)中減少用戶對熱點內(nèi)容的查詢等待時間的方法。為了減少網(wǎng)絡(luò)中冗余數(shù)據(jù)的重復(fù)傳輸，使網(wǎng)絡(luò)中冗余數(shù)據(jù)最小化，將廣域傳輸轉(zhuǎn)為本地或就近訪問。作為啟示，結(jié)合現(xiàn)行蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實際情況，本發(fā)明提出了一種無線通信網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于熱點內(nèi)容的分布式緩存的動態(tài)部署方法。該方法可以有效減少無線覆蓋設(shè)備(如宏基站)因響應(yīng)用戶查詢請求而訪問Internet端的頻率，加快網(wǎng)絡(luò)對用戶請求的響應(yīng)速度，提升用戶服務(wù)質(zhì)量的同時減輕無線覆蓋設(shè)備的流量負荷。
【專利說明】一種分布式緩存的動態(tài)部署方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無線通信網(wǎng)絡(luò)中減少用戶對熱點內(nèi) 容的查詢等待時間的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（Content Delivery Network，CDN)技術(shù)是為了改善 Internet 的服 務(wù)質(zhì)量而發(fā)展起來的一種技術(shù)。CDN通過內(nèi)容的優(yōu)化部署，實現(xiàn)用戶對內(nèi)容的就近訪問和網(wǎng) 絡(luò)流量的智能分流，較為有效地解決了由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大、網(wǎng)點分布不均等因 素對用戶訪問效果的影響，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度。CDN技術(shù)的原理是將媒體服務(wù)器分 布式部署在網(wǎng)絡(luò)中，使得內(nèi)容提供端提供的媒體內(nèi)容，能夠按照既定的分發(fā)策略，預(yù)先從網(wǎng) 絡(luò)的骨干部分推送到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)"邊緣"。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了減少網(wǎng)絡(luò)中冗余數(shù)據(jù)的重復(fù)傳輸，使網(wǎng)絡(luò)中冗余數(shù)據(jù)最小化，將廣域傳輸轉(zhuǎn) 為本地或就近訪問。作為啟示，結(jié)合現(xiàn)行蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實際情況，本發(fā)明提出了一種無線通信 網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于熱點內(nèi)容的分布式緩存的動態(tài)部署方法。該方法可以有效減少無線覆蓋設(shè)備 (如宏基站）因響應(yīng)用戶查詢請求而訪問Internet端的頻率，加快網(wǎng)絡(luò)對用戶請求的響應(yīng) 速度，提升用戶服務(wù)質(zhì)量的同時減輕無線覆蓋設(shè)備的流量負荷。
[0004] 為了方便描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先對本發(fā)明中所使用的術(shù)語進行定義。
[0005] 定義1無線微節(jié)點：具有無線收發(fā)裝置，可以提供微小區(qū)（如microcell)、微微小 區(qū)（如picocell)或比微微小區(qū)更小覆蓋范圍（如femtocell)覆蓋，并增加或配有大容量 緩存服務(wù)器的無線設(shè)備。
[0006] 定義2熱無線微節(jié)點：分配有網(wǎng)絡(luò)預(yù)留專用無線資源用于信令連接的無線微節(jié) 點。
[0007] 定義3普通無線微節(jié)點：沒有分配或已收回專用于信令連接無線資源的無線微節(jié) 點。
[0008] 在某一無線覆蓋設(shè)備的覆蓋區(qū)域內(nèi)，分布有多個移動用戶和多個無線微節(jié)點，在 該覆蓋區(qū)域中根據(jù)一定條件選擇設(shè)置若干熱無線微節(jié)點。
[0009] 本發(fā)明的具體步驟如下：
[0010] S1、無線覆蓋設(shè)備在一個時間周期T內(nèi)收集用戶和無線微節(jié)點的相關(guān)信息，所述 相關(guān)信息包括用戶接收到的信號質(zhì)量、用戶密度、用戶業(yè)務(wù)需求，所述一個時間周期T可以 通過手動設(shè)置也可以通過系統(tǒng)自動設(shè)置；
[0011] S2、在S1所述無線覆蓋設(shè)備的覆蓋區(qū)域內(nèi)，根據(jù)S1所述相關(guān)信息和既定策略設(shè)置 下一個時間周期內(nèi)的熱無線微節(jié)點，即決定在下一個時間周期內(nèi)將哪些無線微節(jié)點設(shè)置為 熱無線微節(jié)點，在下一個時間周期內(nèi)將哪些熱無線微節(jié)點轉(zhuǎn)為普通無線微節(jié)點，所述既定 策略為經(jīng)驗策略；
[0012] S3、采用差異化信令連接，收回S2所述轉(zhuǎn)為普通無線微節(jié)點的節(jié)點所占用的專用 無線資源，為S2所述轉(zhuǎn)為熱無線微節(jié)點的節(jié)點分配專用無線資源用于信令連接；
[0013] S4、S3所述熱無線微節(jié)點分別處理所述熱無線微節(jié)點覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶的業(yè)務(wù)請 求，其中，所述熱無線微節(jié)點與S1所述無線覆蓋設(shè)備始終處于連接狀態(tài)，可隨時通過S1所 述無線覆蓋設(shè)備實現(xiàn)本地緩存服務(wù)器熱點內(nèi)容的更新；
[0014] S5、當前周期結(jié)束，下一個周期開始，轉(zhuǎn)到S1。
[0015] 進一步地，S1所述相關(guān)信息具體如下：
[0016] 選定網(wǎng)絡(luò)中G值高于一定門限的節(jié)點為熱無線微節(jié)點，所述G值為網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的 每個無線微節(jié)點的節(jié)點權(quán)值，G = f(S，M，Q)，其中，S代表信號質(zhì)量，Μ代表用戶密度，Q代表 用戶業(yè)務(wù)需求。
[0017] 進一步地，S2所述既定策略具體如下：
[0018] S21、在系統(tǒng)參數(shù)一定的情況下，計算出所有用戶與S1所述無線覆蓋設(shè)備之間的 信道容量，該信道容量的數(shù)學(xué)期望記作C2 ;
[0019] S22、在系統(tǒng)參數(shù)一定的情況下，計算出熱無線微節(jié)點覆蓋區(qū)域內(nèi)所有用戶與S1 所述無線覆蓋設(shè)備之間的信道容量，該信道容量的數(shù)學(xué)期望記作Q ;
[0020] S23、令調(diào)節(jié)因子 a e (〇, 1];
[0021] S24、當Q < a C2，則將此時提供信號覆蓋的無線微節(jié)點設(shè)置為熱無線微節(jié)點。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 本發(fā)明中熱無線微節(jié)點與無線覆蓋設(shè)備交互，實現(xiàn)本地緩存服務(wù)器熱點內(nèi)容的更 新，滿足本地用戶的業(yè)務(wù)請求。
[0024] 無線用戶避免對蜂窩網(wǎng)絡(luò)中無線覆蓋設(shè)備的直接訪問，減輕了無線覆蓋設(shè)備的查 詢流量壓力。同時，由于就近訪問本地熱無線微節(jié)點，與傳統(tǒng)無線覆蓋設(shè)備響應(yīng)用戶請求流 程相比，直接減去了無線覆蓋設(shè)備訪問Internet端的往返時間。此外，用戶與本地熱無線 微節(jié)點在相同條件下往往具有更好的鏈路質(zhì)量，可以支持更高的熱點內(nèi)容傳輸速率，減少 網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)用戶請求的所需時間，提升用戶體驗的同時減少無線覆蓋設(shè)備的業(yè)務(wù)流量。
[0025] 采用差異化信令連接方法，可以有效減少用戶與無線覆蓋設(shè)備之間的直接交互， 降低整個網(wǎng)絡(luò)的信令負荷，提高系統(tǒng)無線資源利用率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為無線覆蓋設(shè)備覆蓋區(qū)域內(nèi)熱無線微節(jié)點設(shè)置的示意圖。
[0027] 圖2為無線覆蓋設(shè)備覆蓋區(qū)域內(nèi)熱無線微節(jié)點與無線覆蓋設(shè)備交互的示意圖。
[0028] 圖3為分布式緩存動態(tài)部署方法的一般化系統(tǒng)實現(xiàn)流程圖。

【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的【具體實施方式】：
[0030] 在現(xiàn)有的2G/3G/LTE網(wǎng)絡(luò)中，如附圖1所示，無線覆蓋設(shè)備BTS/Node B/e NodeB 設(shè)備提供宏小區(qū)區(qū)域覆蓋。可以考慮在現(xiàn)有的提供微小區(qū)、微微小區(qū)或比微微小區(qū)更小范 圍覆蓋的無線設(shè)備中，按照信號質(zhì)量、用戶密度及用戶業(yè)務(wù)需求等指標選取相應(yīng)的無線微 節(jié)點作為熱無線微節(jié)點，并配以大容量緩存服務(wù)器進行熱點內(nèi)容的緩存。
[0031] 在系統(tǒng)參數(shù)一定的情況下，熱無線微節(jié)點可以計算出在自身覆蓋區(qū)域內(nèi)所有用戶 與無線覆蓋設(shè)備之間的信道容量，所述所有用戶與無線覆蓋設(shè)備之間的信道容量的數(shù)學(xué)期 望記作Ci。在系統(tǒng)參數(shù)一定的情況下，無線覆蓋設(shè)備可以計算出小區(qū)內(nèi)所有用戶的信道容 量，所述所有用戶的信道容量的數(shù)學(xué)期望記作(： 2。令調(diào)節(jié)因子a e (〇，1]，當Ci< ac2，則 將此時提供微小區(qū)、微微小區(qū)或比微微小區(qū)更小范圍覆蓋的無線微節(jié)點設(shè)置為熱無線微節(jié) 點。由熱無線微節(jié)點處理用戶對熱點內(nèi)容的業(yè)務(wù)請求，以提升此區(qū)域內(nèi)用戶的接收信號質(zhì) 量和服務(wù)體驗。
[0032] 也可以根據(jù)用戶地理位置分布的密度來考慮熱無線微節(jié)點的設(shè)置。在實際的蜂窩 網(wǎng)絡(luò)中，相鄰位置的用戶往往具有相同或相似的內(nèi)容喜好，他們可能向無線覆蓋設(shè)備發(fā)出 對同一熱點內(nèi)容的查詢請求，這時若將這部分數(shù)據(jù)查詢請求切換到熱無線微節(jié)點上，將顯 著減小無線覆蓋設(shè)備的業(yè)務(wù)流量，縮短用戶的查詢等待時間。無線覆蓋設(shè)備通過基于位置 服務(wù)（Location Based Service，LBS)可以獲取所有用戶和所有熱無線微節(jié)點、普通無線微 節(jié)點的地理位置信息，從而計算出每個熱無線微節(jié)點、普通無線微節(jié)點所覆蓋區(qū)域的用戶 密度，當這些用戶密度值高于某一設(shè)定的門限值時，就可以考慮將相應(yīng)的無線微節(jié)點設(shè)置 為熱無線微節(jié)點。低于門限值的無線微節(jié)點轉(zhuǎn)為普通無線微節(jié)點。因為用戶密度大的區(qū)域， 查詢請求的流量往往也較大，所以有必要設(shè)置熱無線微節(jié)點，更有效地、盡可能地減輕無線 覆蓋設(shè)備的流量負擔。
[0033] 還可以從用戶的業(yè)務(wù)需求方面進行考慮。某些熱點內(nèi)容具有即時性要求，比如天 氣預(yù)報信息、股票價格信息、交通道路擁堵狀況信息等等。在線視頻、音樂等熱點內(nèi)容對于 時延要求也相當敏感。因此，可以考慮結(jié)合用戶的具體業(yè)務(wù)需求來增設(shè)熱無線微節(jié)點，滿足 熱點內(nèi)容的即時性要求和用戶服務(wù)質(zhì)量。
[0034] 以上三個方面可以分別考慮，也可以綜合在一起考慮。當綜合考慮用戶接收信號 質(zhì)量、用戶密度及用戶業(yè)務(wù)需求時，可以為網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的每個無線微節(jié)點注冊一個節(jié)點權(quán) 值G，通過一定的轉(zhuǎn)換，從用戶服務(wù)質(zhì)量要求、用戶流量要求等方面出發(fā)，將信號質(zhì)量、用戶 密度及用戶業(yè)務(wù)需求（分別記為S、M、Q)建模為G的函數(shù)G = f(S，M，Q)。G值高于一定門 限的無線微節(jié)點設(shè)置為熱無線微節(jié)點。綜合考慮各因素的優(yōu)點在于平衡無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 在各方面的性能，缺點是增加了系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜度。
[0035] 以上方法皆可作為熱無線微節(jié)點的具體設(shè)置方法。熱無線微節(jié)點的設(shè)置，其主要 目的在于減小無線覆蓋設(shè)備對Internet端的訪問頻率，由本地熱無線微節(jié)點的緩存服務(wù) 器響應(yīng)用戶的查詢請求，縮短用戶的查詢等待時間，同時減少用戶對基站的查詢流量，減輕 基站的業(yè)務(wù)負擔。由于熱無線微節(jié)點的設(shè)置，需要分配專用無線資源用于其信令連接，因此 熱無線微節(jié)點的設(shè)置不宜偏多，需要控制在合理范圍內(nèi)。根據(jù)以上目的，也可以從其他角度 進行熱無線微節(jié)點的設(shè)置。
[0036] 所選取的熱無線微節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)留的專用無線資源與提供宏小區(qū)覆蓋的無線 覆蓋設(shè)備（BTS/NodeB/e NodeB)保持連接，如附圖2所示，從而實現(xiàn)熱點內(nèi)容的更新。無線 覆蓋設(shè)備可以統(tǒng)計一段時間內(nèi)的用戶請求，從而確定推送給熱無線微節(jié)點的數(shù)據(jù)；熱無線 微節(jié)點也可以根據(jù)一定的策略，向無線覆蓋設(shè)備發(fā)送用戶對熱點內(nèi)容的請求。無線覆蓋設(shè) 備與熱無線微節(jié)點的交互方式可以是多種多樣的，具體某種交互方式所帶來的性能應(yīng)以熱 無線微節(jié)點的緩存服務(wù)器對應(yīng)于用戶業(yè)務(wù)請求的命中率高低來衡量。熱無線微節(jié)點的緩存 服務(wù)器根據(jù)交互內(nèi)容以及一定的緩存策略更新本地緩存的熱點內(nèi)容。
[0037] 需要指出的是，以上關(guān)于熱無線微節(jié)點的設(shè)置是動態(tài)變化的，并非一成不變。無線 覆蓋設(shè)備可以在每一個周期時間T開始時重新收集一次用戶及無線微節(jié)點的相關(guān)信息，然 后重新考量決定熱無線微節(jié)點的設(shè)置并分配相應(yīng)的無線資源。
[0038] 當周期時間T內(nèi)的熱無線微節(jié)點確定以后，無線覆蓋設(shè)備可以通過廣播的方式告 知小區(qū)內(nèi)的全部用戶。用戶通過既定規(guī)則訪問相應(yīng)的熱節(jié)點或者根據(jù)自身情況選擇合適的 熱無線微節(jié)點，這可以根據(jù)蜂窩小區(qū)的具體情況靈活選擇。周期內(nèi)的普通無線微節(jié)點可以 作為中繼節(jié)點，傳輸通用業(yè)務(wù)消息，加強信號覆蓋。由于普通無線微節(jié)點只負責傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的 傳輸，因此其信令連接方式遵守網(wǎng)絡(luò)原有的協(xié)議規(guī)定即可。
[0039] 無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)本發(fā)明上述分布式緩存動態(tài)部署方法的一般化流程圖如 附圖3所示。
【權(quán)利要求】
1. 一種分布式緩存的動態(tài)部署方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 無線覆蓋設(shè)備在一個時間周期T內(nèi)收集用戶和無線微節(jié)點的相關(guān)信息，所述相關(guān) 信息包括用戶接收到的信號質(zhì)量、用戶密度、用戶業(yè)務(wù)需求，所述一個時間周期T可以通過 手動設(shè)置也可以通過系統(tǒng)自動設(shè)置； 52、 在S1所述無線覆蓋設(shè)備的覆蓋區(qū)域內(nèi)，根據(jù)S1所述相關(guān)信息和既定策略設(shè)置下一 個時間周期內(nèi)的熱無線微節(jié)點，即決定在下一個時間周期內(nèi)將哪些無線微節(jié)點設(shè)置為熱無 線微節(jié)點，在下一個時間周期內(nèi)將哪些熱無線微節(jié)點轉(zhuǎn)為普通無線微節(jié)點，所述既定策略 為經(jīng)驗策略； 53、 采用差異化信令連接，收回S2所述轉(zhuǎn)為普通無線微節(jié)點的節(jié)點所占用的專用無線 資源，為S2所述轉(zhuǎn)為熱無線微節(jié)點的節(jié)點分配專用無線資源用于信令連接； 54、 S3所述熱無線微節(jié)點分別處理所述熱無線微節(jié)點覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶的業(yè)務(wù)請求， 其中，所述熱無線微節(jié)點與S1所述無線覆蓋設(shè)備始終處于連接狀態(tài)，可隨時通過S1所述無 線覆蓋設(shè)備實現(xiàn)本地緩存服務(wù)器熱點內(nèi)容的更新； 55、 當前周期結(jié)束，下一個周期開始，轉(zhuǎn)到S1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式緩存的動態(tài)部署方法，其特征在于：S1所述相關(guān) 信息具體如下： 選定網(wǎng)絡(luò)中G值高于一定門限的節(jié)點為熱無線微節(jié)點，所述G值為網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的每個 無線微節(jié)點的節(jié)點權(quán)值，G = f(S，M，Q)，其中，S代表信號質(zhì)量，Μ代表用戶密度，Q代表用戶 業(yè)務(wù)需求。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式緩存的動態(tài)部署方法，其特征在于：S2所述既定 策略具體如下： 521、 在系統(tǒng)參數(shù)一定的情況下，計算出所有用戶與S1所述無線覆蓋設(shè)備之間的信道 容量，該信道容量的數(shù)學(xué)期望記作C2 ; 522、 在系統(tǒng)參數(shù)一定的情況下，計算出熱無線微節(jié)點覆蓋區(qū)域內(nèi)所有用戶與S1所述 無線覆蓋設(shè)備之間的信道容量，該信道容量的數(shù)學(xué)期望記作q ; 523、 令調(diào)節(jié)因子a e (〇, 1]; 524、 當Q < a C2，則將此時提供信號覆蓋的無線微節(jié)點設(shè)置為熱無線微節(jié)點。
【文檔編號】H04W16/20GK104093159SQ201410325506
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】陳劼, 駱君威, 李少謙 申請人:電子科技大學(xué)