一種基于協(xié)作緩存的超密集網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容分發(fā)機(jī)制

謝俊峰，鄧安拓

(廣西民族大學(xué)1.人工智能學(xué)院；2.電子信息學(xué)院，廣西南寧530006)

隨著4K/8K高清視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)等大量移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)新型業(yè)務(wù)的不斷成熟和普及，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量呈爆炸式增長(zhǎng)。根據(jù)思科公司的預(yù)測(cè)[1]，從2017年到2022年，全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將增長(zhǎng)7倍，通過對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的分析發(fā)現(xiàn)，內(nèi)容(如文本、音頻、圖像、視頻等)相關(guān)的流量占主導(dǎo)地位。以視頻內(nèi)容為例，按當(dāng)時(shí)預(yù)測(cè)，從2017年到2022年，移動(dòng)視頻流量將以每年55%的復(fù)合增長(zhǎng)率高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2022年底，視頻流量將占移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的79%[1]。

為應(yīng)對(duì)爆炸式增長(zhǎng)的移動(dòng)流量，同時(shí)滿足用戶對(duì)超大帶寬、超低時(shí)延以及超大連接等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力的需求，業(yè)界提出了超密集網(wǎng)絡(luò)(Ultra-Dense Network, UDN)技術(shù)[2-4]，即在傳統(tǒng)的宏基站(Macro-cell Base Station, MBS)周圍部署大量低功率的小小區(qū)基站(Small-cell Base Station, SBS)，包括微微蜂窩基站、家庭基站以及中繼節(jié)點(diǎn)等，以減少覆蓋盲點(diǎn)，支持更多用戶連接，并提供穩(wěn)定和高效的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量的提升。雖然超密集網(wǎng)絡(luò)可以大幅度提高無線接入網(wǎng)絡(luò)容量以保證未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在接入側(cè)滿足用戶對(duì)內(nèi)容相關(guān)業(yè)務(wù)的需求，但是回程鏈路逐漸成為超密集網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。

為緩解超密集網(wǎng)絡(luò)回程鏈路流量壓力，邊緣緩存[5-7]是一種有效的解決方案，通過在超密集網(wǎng)絡(luò)無線接入網(wǎng)側(cè)部署智能高速緩存，將流行的內(nèi)容緩存在最貼近用戶的邊緣基站，當(dāng)有用戶進(jìn)行內(nèi)容請(qǐng)求時(shí)，如果距離用戶近的基站緩存有該內(nèi)容，則直接將內(nèi)容傳輸給用戶，這種方式可以減少內(nèi)容重復(fù)傳輸，緩解超密集網(wǎng)絡(luò)回程鏈路壓力，快速響應(yīng)用戶請(qǐng)求，提升用戶體驗(yàn)。文獻(xiàn)[8]研究了用戶移動(dòng)感知的能量有效內(nèi)容緩存策略，作者將用戶移動(dòng)過程建模為馬爾科夫鏈，在此基礎(chǔ)上，最小化內(nèi)容分發(fā)過程中的能量消耗。文獻(xiàn)[9]考慮了SBS緩存空間有限情況下的緩存利用率最大化問題，作者將該優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為回程負(fù)載最小化問題，并使用K-means聚類算法和k-Nearest Neighbour (k-NN)分類算法來得到內(nèi)容緩存策略。文獻(xiàn)[10]提出了一種兩階段內(nèi)容緩存機(jī)制，第一階段先采用k-medoids聚類算法對(duì)所有用戶進(jìn)行聚類，并將同一類中的用戶連接到相同的SBS，第二階段會(huì)根據(jù)用戶的歷史請(qǐng)求信息預(yù)測(cè)用戶的未來請(qǐng)求，并在此基礎(chǔ)上確定SBS中緩存的內(nèi)容。文獻(xiàn)[11]提出了一種基于分簇的內(nèi)容緩存策略，通過優(yōu)化每簇中SBS的數(shù)量來降低用戶平均下載時(shí)延。

雖然文獻(xiàn)[8-11]對(duì)基于分簇的超密集網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容緩存問題進(jìn)行了研究，但是忽略了簇間協(xié)作問題。為了進(jìn)一步改善內(nèi)容分發(fā)效率，提升緩存空間利用率，降低內(nèi)容傳輸時(shí)延，本文提出了一種基于協(xié)作緩存的超密集網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容分發(fā)機(jī)制。對(duì)于簇內(nèi)SBS如何緩存內(nèi)容，每個(gè)簇可以自主決策；同時(shí)在處理用戶內(nèi)容請(qǐng)求時(shí)，不僅考慮了簇內(nèi)協(xié)作，還考慮了簇間協(xié)作，以進(jìn)一步降低宏基站和移動(dòng)核心網(wǎng)的負(fù)載。

1 超密集網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)

本文提出的基于協(xié)作緩存的內(nèi)容分發(fā)機(jī)制的應(yīng)用場(chǎng)景為多個(gè)SBS部署在MBS周圍，從而形成超密集網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示，在該網(wǎng)絡(luò)中，MBS通過回程鏈路與移動(dòng)核心網(wǎng)連接，其覆蓋范圍內(nèi)共有S個(gè)SBS，U個(gè)移動(dòng)用戶，每個(gè)移動(dòng)用戶連接一個(gè)SBS。S個(gè)SBS用集合S={s1,s2,…,sS}表示，同理，U個(gè)移動(dòng)用戶用集合U={u1,u2,…,uU}表示。網(wǎng)絡(luò)中的SBS通過無線鏈路與MBS連接，SBS之間通過無線中繼進(jìn)行通信。考慮到目前網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容呈爆炸式增長(zhǎng)，從實(shí)際考慮，也為了降低系統(tǒng)的處理復(fù)雜度，將所有內(nèi)容分成F類。F的大小可以由系統(tǒng)管理員設(shè)置，例如可以將內(nèi)容分為電影、電視劇、紀(jì)錄片等，也可以對(duì)內(nèi)容進(jìn)行更精細(xì)化管理，將電影進(jìn)一步細(xì)粒度劃分為喜劇電影、武俠電影、愛情電影等。

圖1 超密集網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 Overview of the content distribution system architecture in UDN

MBS會(huì)將所有SBS按照位置信息進(jìn)行分簇，并為每個(gè)簇選取一個(gè)簇頭，用來協(xié)調(diào)分配簇內(nèi)任務(wù)和資源。如圖2所示，簇內(nèi)SBS維護(hù)兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表、本地內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息表。簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表由簇頭推送給簇內(nèi)其它SBS，記錄了內(nèi)容URI(Uniform Resource Identifier)與其存儲(chǔ)位置(緩存有該內(nèi)容的簇內(nèi)SBS的標(biāo)識(shí))之間的映射。當(dāng)用戶請(qǐng)求的內(nèi)容未在本地緩存時(shí)，簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表可以指導(dǎo)SBS進(jìn)行簇內(nèi)協(xié)作，從簇內(nèi)緩存有該內(nèi)容的SBS獲取內(nèi)容。本地內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息表記錄了一段時(shí)間內(nèi)SBS覆蓋范圍內(nèi)的用戶對(duì)F類內(nèi)容的訪問情況。

圖2 內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)的主要模塊Fig.2 Overview of the main modules in content distribution system architecture

簇頭維護(hù)四個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：簇頭信息表、簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表、簇的內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息表、簇間相似度表。簇頭信息表由MBS推送給簇頭，記錄了所有簇頭的標(biāo)識(shí)。簇的內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息表包括本簇內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息和其它簇的內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息，其中本簇內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息是將簇內(nèi)所有SBS的本地內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息匯總后得到的，其它簇的內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息是由其它簇的簇頭發(fā)送的。簇的內(nèi)容請(qǐng)求統(tǒng)計(jì)信息表主要用于計(jì)算簇和簇之間的相似度，從而形成簇間相似度表，主要用于進(jìn)行簇間協(xié)作。當(dāng)簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)都未緩存用戶請(qǐng)求的內(nèi)容時(shí)，簇頭會(huì)查看簇間相似度表，向相似度比較高的簇的簇頭發(fā)送內(nèi)容請(qǐng)求報(bào)文。

2 基于協(xié)作緩存的內(nèi)容分發(fā)機(jī)制

本文提出的基于協(xié)作緩存的內(nèi)容分發(fā)機(jī)制可以分為三個(gè)過程，分別為SBS分簇過程、內(nèi)容緩存過程、用戶內(nèi)容請(qǐng)求過程。下面將對(duì)這三個(gè)過程進(jìn)行詳細(xì)描述。

2.1 SBS分簇過程

SBS分簇過程主要由MBS對(duì)其覆蓋范圍內(nèi)的SBS進(jìn)行分簇，是后續(xù)進(jìn)行協(xié)作緩存的基礎(chǔ)。SBS分簇的詳細(xì)過程如下所述。

2.1.1 每隔周期T，所有的SBS將其位置信息和可用資源信息發(fā)送給MBS，可用資源包括計(jì)算資源(如CPU資源)和通信資源(如頻譜、功率等)。

2.1.2 位置信息體現(xiàn)SBS之間相互協(xié)作的能力，SBS之間距離越小，越容易相互協(xié)作。因此MBS根據(jù)位置信息將所有的SBS分成G個(gè)簇，每個(gè)簇有一定數(shù)量的SBS。

2.1.3 在每個(gè)簇內(nèi)，MBS根據(jù)SBS所擁有的可用資源信息，選擇可用資源最多的SBS作為簇頭，用來協(xié)調(diào)分配簇內(nèi)任務(wù)和資源。

2.1.4 MBS將分簇結(jié)果發(fā)送給每個(gè)SBS，其中包括該SBS所在簇的編號(hào)、簇頭的標(biāo)識(shí)、簇內(nèi)所有SBS的標(biāo)識(shí)。每個(gè)SBS都可以知道自己被分在了哪個(gè)簇，簇內(nèi)包含了哪些SBS，以及簇頭信息，便于進(jìn)行簇內(nèi)協(xié)作。

2.1.5 MBS將簇頭信息表發(fā)送給所有的簇頭，簇頭信息表中包含所有簇頭的標(biāo)識(shí)。簇頭根據(jù)簇頭信息表可以知道其它簇的簇頭信息，便于進(jìn)行簇間協(xié)作。

2.2 內(nèi)容緩存過程

SBS分簇之后，每個(gè)簇需要有效利用簇內(nèi)的緩存資源，將內(nèi)容提前緩存在簇內(nèi)，以降低用戶內(nèi)容請(qǐng)求時(shí)延，緩解回程鏈路負(fù)載壓力，提高用戶體驗(yàn)。內(nèi)容緩存詳細(xì)過程如下所述。

2.2.1 每個(gè)SBS會(huì)統(tǒng)計(jì)自己覆蓋范圍內(nèi)用戶的內(nèi)容請(qǐng)求信息，每個(gè)用戶的內(nèi)容請(qǐng)求信息是一個(gè)F維向量(對(duì)應(yīng)F類內(nèi)容)。假設(shè)用戶u1的內(nèi)容請(qǐng)求信息用Vu1=(Vu1,1,Vu1,2,…,Vu1,F)表示，其中Vu1,1表示在上一個(gè)周期T內(nèi)用戶u1對(duì)第1類內(nèi)容的請(qǐng)求次數(shù)。

2.2.2 每個(gè)SBS將自己覆蓋范圍內(nèi)用戶的內(nèi)容請(qǐng)求信息進(jìn)行匯總，形成該SBS的內(nèi)容請(qǐng)求信息，即覆蓋范圍內(nèi)用戶的F維向量之和。假設(shè)SBSsg0,1的內(nèi)容請(qǐng)求信息用VSg0,1=(VSg0,1,1,VSg0,1,2,…,VSg0,1F)表示。

2.2.3 所有SBS將其內(nèi)容請(qǐng)求信息發(fā)送給簇頭，簇頭將簇內(nèi)所有SBS的內(nèi)容請(qǐng)求信息進(jìn)行匯總，形成該簇的內(nèi)容請(qǐng)求信息，即簇內(nèi)所有SBS的F維向量之和。假設(shè)簇g0的內(nèi)容請(qǐng)求信息用Vg0=(Vg0,1,Vg0,2,…,Vg0,F)表示。

2.2.4 每個(gè)SBS將自己的可用緩存空間大小發(fā)送給簇頭，簇頭將簇內(nèi)所有SBS的可用緩存空間大小進(jìn)行累加，形成該簇的可用緩存空間大小。假設(shè)簇g0的可用緩存空間大小用Cg0表示。

2.2.5 簇頭將可用緩存空間大小分配給F類內(nèi)容。這里以簇g0為例進(jìn)行說明，簇g0為第1類內(nèi)容分配，其緩存空間大小為Cg0·pg0,1，其中pg0,1表示簇g0給第1類內(nèi)容分配的緩存空間百分比，可以通過式(1)計(jì)算得到。

(1)

簇頭根據(jù)內(nèi)容緩存策略從所有屬于第1類的內(nèi)容中選擇一定數(shù)量的內(nèi)容(選取內(nèi)容的大小之和不能超過分配給第1類內(nèi)容的緩存空間大小)，將其緩存在簇內(nèi)的SBS中。以此類推，簇頭依次對(duì)類內(nèi)容進(jìn)行緩存。

簇頭對(duì)F類內(nèi)容緩存之后會(huì)形成簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表，包含內(nèi)容URI、緩存該內(nèi)容的SBS的標(biāo)識(shí)，并將簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表發(fā)送給簇內(nèi)的所有SBS。通過簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表，SBS可以知道簇內(nèi)的SBS分別緩存了哪些內(nèi)容，使得簇內(nèi)SBS可以協(xié)作為用戶提供內(nèi)容分發(fā)服務(wù)。

2.2.6 簇頭查看簇頭信息表，將本簇的內(nèi)容請(qǐng)求信息發(fā)送給其它簇的簇頭。收到其它簇的簇頭發(fā)送的內(nèi)容請(qǐng)求信息后，簇頭會(huì)計(jì)算本簇與其它簇之間的相似度。簇gi與簇gj之間的相似度可以通過式(2)計(jì)算得到[12-13]。

(2)

通過式(2)的計(jì)算方法，簇頭會(huì)形成簇間相似度表，記錄該簇與其它簇之間的相似度，用于實(shí)現(xiàn)簇間協(xié)作來為用戶提供內(nèi)容分發(fā)服務(wù)。

2.3 用戶內(nèi)容請(qǐng)求過程

圖3展示了內(nèi)容請(qǐng)求過程的信息傳遞和交互流程。為了更清晰地對(duì)內(nèi)容請(qǐng)求過程進(jìn)行描述，這里假設(shè)用戶u1與簇g0中的SBS sg0,1連接。請(qǐng)求的處理流程如下。

2.3.1 當(dāng)用戶u1請(qǐng)求某一內(nèi)容時(shí)，首先向其所連接的SBS(sg0,1)發(fā)送內(nèi)容請(qǐng)求報(bào)文，其中攜帶內(nèi)容URI。

2.3.2Sg0,1收到內(nèi)容請(qǐng)求報(bào)文后，會(huì)從合適的節(jié)點(diǎn)獲取內(nèi)容，具體分為以下四種情況。

Case1：內(nèi)容被緩存在Sg0,1

Step1Sg0,1根據(jù)內(nèi)容URI查看簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表，發(fā)現(xiàn)內(nèi)容已經(jīng)被緩存在本地，則直接將內(nèi)容傳輸給用戶u1。

Case2：內(nèi)容被緩存在簇內(nèi)的其它SBS

Step1Sg0,1通過查看簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表，發(fā)現(xiàn)內(nèi)容已經(jīng)被緩存在簇內(nèi)的其它SBS(假設(shè)為Sg0,2)，則向Sg0,2發(fā)送內(nèi)容請(qǐng)求報(bào)文。

Step2Sg0,2將內(nèi)容傳輸給Sg0,1。

Step3Sg0,1將內(nèi)容傳輸給用戶u1。

Case3：簇內(nèi)未緩存該內(nèi)容

Step1Sg0,1通過查看簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表，發(fā)現(xiàn)內(nèi)容未被緩存在簇內(nèi)，則向簇頭Sg0,0發(fā)送內(nèi)容請(qǐng)求報(bào)文。

Step2 簇頭Sg0,0查看簇間相似度表，選擇與簇g0最相似的N個(gè)簇(N≤G)，向這個(gè)N簇的簇頭發(fā)送內(nèi)容緩存詢問報(bào)文，其中攜帶內(nèi)容URI，用來詢問這N個(gè)簇是否緩存有用戶u1請(qǐng)求的內(nèi)容。

Step3 簇頭收到內(nèi)容緩存詢問報(bào)文后，會(huì)查看簇內(nèi)緩存狀態(tài)信息表，并發(fā)送內(nèi)容緩存應(yīng)答報(bào)文，其中攜帶內(nèi)容緩存標(biāo)志符。內(nèi)容緩存標(biāo)志符為1表示本簇已經(jīng)緩存了該內(nèi)容，為0表示本簇未緩存該內(nèi)容。

Step4 簇頭Sg0,0會(huì)選擇最早收到的內(nèi)容緩存標(biāo)志符為1的內(nèi)容緩存應(yīng)答報(bào)文，向其對(duì)應(yīng)的簇頭(假設(shè)為Sg1,0)發(fā)送內(nèi)容請(qǐng)求報(bào)文。

Step5 簇頭Sg1,0將內(nèi)容傳輸給簇頭Sg0,0。

Step6 簇頭Sg0,0將內(nèi)容傳輸給Sg0,1。

Step7Sg0,1將內(nèi)容傳輸給用戶u1。

Case4：其它簇未緩存該內(nèi)容

Step1在Case3的Step4中，如果簇頭Sg0,0收到的內(nèi)容緩存應(yīng)答報(bào)文中的內(nèi)容緩存標(biāo)志符均為0，則表明與簇g0最相似的N個(gè)簇都未緩存該內(nèi)容，這種情況下，簇頭Sg0,0會(huì)向MBS發(fā)送內(nèi)容請(qǐng)求報(bào)文。

Step2 MBS會(huì)從本地緩存，或者移動(dòng)核心網(wǎng)，或者內(nèi)容提供商的源服務(wù)器獲取內(nèi)容。

Step3 MBS將內(nèi)容傳輸給簇頭Sg0,0。

Step4 簇頭Sg0,0將內(nèi)容傳輸給Sg0,1。

Step5Sg0,1將內(nèi)容傳輸給用戶u1。

總結(jié)這四種情況，第一種情況是SBS本地緩存命中，第二種情況是簇內(nèi)協(xié)作，第三種情況是簇間協(xié)作，第四種情況是SBS直接向MBS發(fā)送內(nèi)容請(qǐng)求。

圖3 用戶內(nèi)容請(qǐng)求的處理流程Fig.3 Processing flow of user content requests

3 仿真結(jié)果分析

使用Matlab仿真軟件對(duì)提出的內(nèi)容分發(fā)機(jī)制的性能進(jìn)行仿真驗(yàn)證[14]。在仿真中，假設(shè)超密集網(wǎng)絡(luò)中SBS的數(shù)量為50，每個(gè)SBS可以緩存10個(gè)內(nèi)容，內(nèi)容總數(shù)為5 000個(gè)，每個(gè)內(nèi)容的大小為10Mbits，用戶對(duì)內(nèi)容的請(qǐng)求數(shù)量服從Zipf分布，其參數(shù)β為0.8[15]，內(nèi)容請(qǐng)求總數(shù)為2 000個(gè)。假設(shè)內(nèi)容從SBS傳輸給用戶的平均時(shí)延為10ms，內(nèi)容在簇內(nèi)協(xié)作傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延為50ms，內(nèi)容在簇間協(xié)作傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延為200ms，內(nèi)容從移動(dòng)核心網(wǎng)經(jīng)MBS傳輸給SBS的平均時(shí)延為500ms。在仿真過程中，為了更好的說明本文提出的內(nèi)容分發(fā)機(jī)制的優(yōu)勢(shì)，將其與無網(wǎng)內(nèi)緩存以及只有簇內(nèi)協(xié)作的場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)比。

圖4 內(nèi)容傳輸時(shí)延與SBS緩存空間大小的關(guān)系圖Fig.4 Content transmission delay under different values of SBS’s cache size

圖4展示了內(nèi)容傳輸時(shí)延與SBS緩存空間大小之間的關(guān)系。從圖中可以看出，內(nèi)容傳輸時(shí)延隨著SBS緩存空間大小的增加而明顯降低。這是因?yàn)楫?dāng)SBS緩存空間變大時(shí)，簇內(nèi)的SBS可以緩存更多的內(nèi)容，會(huì)有更多的用戶請(qǐng)求在簇內(nèi)得到響應(yīng)，因此會(huì)降低內(nèi)容傳輸時(shí)延。

圖5 內(nèi)容傳輸時(shí)延與內(nèi)容數(shù)量的關(guān)系圖Fig.5 Content transmission delay under different values of the number of contents

圖5展示了內(nèi)容傳輸時(shí)延與內(nèi)容數(shù)量之間的關(guān)系。從圖中可以看出，內(nèi)容傳輸時(shí)延隨著內(nèi)容數(shù)量的增加而逐漸增加。這是因?yàn)楫?dāng)內(nèi)容數(shù)量增加時(shí)，用戶請(qǐng)求被分散在更多的內(nèi)容，用戶請(qǐng)求單個(gè)內(nèi)容的概率會(huì)變小，從而導(dǎo)致會(huì)有更多的用戶請(qǐng)求不能在簇內(nèi)或者簇間得到響應(yīng)，因此會(huì)增加內(nèi)容傳輸時(shí)延。

圖6 內(nèi)容傳輸時(shí)延與用戶內(nèi)容請(qǐng)求數(shù)量的關(guān)系圖Fig.6 Content transmission delay under different values of the number of content requests

圖6展示了內(nèi)容傳輸時(shí)延與用戶內(nèi)容請(qǐng)求數(shù)量之間的關(guān)系。從圖中可以看出，內(nèi)容傳輸時(shí)延隨著用戶內(nèi)容請(qǐng)求數(shù)量的增加而增加。這是因?yàn)楫?dāng)用戶內(nèi)容請(qǐng)求數(shù)量增加時(shí)，會(huì)有更多的用戶內(nèi)容請(qǐng)求不能在簇內(nèi)或者簇間得到響應(yīng)，而需要經(jīng)過MBS從移動(dòng)核心網(wǎng)或者內(nèi)容源服務(wù)器獲取內(nèi)容，因此會(huì)增加內(nèi)容傳輸時(shí)延。

從圖4到圖6還可以看出，相比于SBS無內(nèi)容緩存的場(chǎng)景，邊緣緩存可以顯著降低內(nèi)容傳輸時(shí)延，提高內(nèi)容分發(fā)效率。此外，由于本文提出的基于協(xié)作緩存的內(nèi)容分發(fā)機(jī)制兼具簇內(nèi)協(xié)作和簇間協(xié)作，相比于只有簇內(nèi)協(xié)作的場(chǎng)景，會(huì)有更低的內(nèi)容傳輸時(shí)延。

結(jié)語

在超密集網(wǎng)絡(luò)中，考慮到成本問題，每個(gè)SBS的緩存容量十分有限，而內(nèi)容又呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，因此，如何有效利用SBS有限的緩存容量來提升內(nèi)容分發(fā)效率是一個(gè)值得研究的問題。為了解決這個(gè)問題，本文提出了一種基于協(xié)作緩存的內(nèi)容分發(fā)機(jī)制，主要分為三個(gè)過程：SBS分簇過程、內(nèi)容緩存過程、用戶內(nèi)容請(qǐng)求過程。SBS分簇過程對(duì)SBS進(jìn)行分簇，內(nèi)容緩存過程中每個(gè)簇自主決定內(nèi)容如何在簇內(nèi)進(jìn)行緩存，用戶內(nèi)容請(qǐng)求過程通過簇內(nèi)協(xié)作和簇間協(xié)作來降低宏基站和移動(dòng)核心網(wǎng)的負(fù)載。仿真結(jié)果表明，本文提出的內(nèi)容分發(fā)機(jī)制可以讓用戶獲得更低的內(nèi)容傳輸時(shí)延，提高了用戶體驗(yàn)。