CN104079369A - 服务器、数据缓存方法、使用该服务器的通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高发送节点的缓存效率的服务器、数据缓存方法、使用该服务器的通信系统及方法，该服务器包括：存储模块，存储原始文件、原始文件的特性；编码模块，将存储模块所存储的原始文件编码从而生成编码符号；信息获取模块，与至少一个发送节点通信，从至少一个发送节点取得状态信息；控制模块，根据存储模块中所存储的原始文件的特性及信息获取模块所取得的至少一个发送节点的状态信息，来计算应当发送给至少一个发送节点缓存的编码符号量；以及通信模块，按由控制模块所计算出的编码符号量，对至少一个发送节点发送编码符号。

Description

服务器、数据缓存方法、使用该服务器的通信系统及方法

技术领域

本发明涉及服务器、数据缓存方法、使用该服务器的通信系统及方法，特别涉及用户终端为移动性终端时对多个发送节点发送编码数据的服务器、数据缓存方法、使用该服务器的通信系统及方法。

背景技术

以往，在无线网络中，各基站缓存多个文件。当用户终端请求某一文件时，如果该文件已被用户终端所存在的范围所属的基站（也称为本地基站）缓存，则由本地基站直接服务该用户终端；如果该文件未被本地基站缓存，则本地基站从网络中获取该数据并发送给该用户终端（参照专利文献1）。在专利文献1中，基站需要缓存整个文件内容，造成基站存储空间的消耗。

另外，在专利文献2中，公开了喷泉码的一种典型实现——Raptor码。从有限的原始包产生近似无穷的编码包，实现低复杂度的编解码。但仅仅提出喷泉码在数据传输的应用，目的在于提高数据传输的效率和可靠性，没有考虑通过喷泉码做数据的编码存储来提升存储的效率。

另外，在专利文献3中，公开了一种多源无线通信系统和方法，在蜂窝网中，一个用户终端可以从多个基站接收通信时，用RS编码（里德-所罗门编码）或诸如Tornado编码或Raptor编码等无速率编码对由M个分组组成的源数据块进行编码，从每个基站发送不同子集的N个分组，在接收端从多个基站接收分组，并可以根据N个分组中的K个（K=M+A）来推导源数据块，其中，A<M，M<N。

在专利文献3中，所考虑的网络中的无线发送端仅仅局限在基站，将来在一个蜂窝内除了基站外，还存在中继、小蜂窝、微蜂窝等，另外容纳多个蜂窝的还有宏蜂窝。因此如何利用不同类型发送端（包括重叠覆盖情况下）给用户终端提供移动接收的问题没有考虑。

另外，专利文献3中并未考虑将用户终端的移动性下载所带来的增益应用到多个传输源之间的数据缓存的优化中，事实上，用户终端的移动使得同一个用户终端可以从多个基站接收数据，并且，对于某个基站而言，用户终端仅能够在从进入到该基站的覆盖范围起到离开该基站的覆盖范围为止的期间从该基站下载数据。

当基站中缓存数据比用户终端在该期间内能够下载的数据多时，部分数据不会被下载，徒劳地浪费了存储空间，数据缓存效率低下。

另一方面，当基站中缓存数据较少时，用户终端在该基站的覆盖范围通过时，仅部分时间进行数据下载，其余时间出现空闲，造成了时间的浪费。另外，如果通过该基站从服务器下载数据期间，用户终端已经离开该基站的覆盖范围，也导致无法继续下载的情况出现，用户终端的下载效率反而降低。

现有技术文献（专利文献）

专利文献1：US2005/0102300A2

专利文献2：EP2202888A1

专利文献3：WO2006/121900A2

发明内容

本发明鉴于上述问题而做出，目的在于提供一种提高发送节点的缓存效率及数据下载效率的服务器、数据缓存方法、使用该服务器的通信系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提供的服务器，其特征在于，包括：存储模块，存储原始文件、上述原始文件的特性；编码模块，将上述存储模块所存储的原始文件编码从而生成编码符号；信息获取模块，与上述至少一个发送节点通信，从上述至少一个发送节点取得状态信息；控制模块，根据上述存储模块中所存储的原始文件的特性及上述信息获取模块所取得的上述至少一个发送节点的上述状态信息，来计算应当发送给上述至少一个发送节点缓存的编码符号量；以及通信模块，按由上述控制模块所计算出的上述编码符号量，对上述至少一个发送节点发送编码符号。

另外，在本发明提供的服务器中，上述原始文件的特性包括：文件的下载超时时间；上述状态信息包括：发送节点的覆盖范围、用户终端在发送节点内的平均停留时间、发送节点中的用户终端数、发送节点业务负载量、发送节点中用户终端的切换频率、用户终端与发送节点间的平均信道状态。

另外，在本发明提供的服务器中，在计算应当发送给上述各发送节点缓存的编码符号量时，使应当发送给上述各发送节点缓存的编码符号量与发送节点的覆盖范围、用户终端在发送节点内的平均停留时间、发送节点中的用户终端数、用户终端与发送节点间的平均信道状态分别成正相关，与发送节点业务负载量、发送节点中用户终端的切换频率分别成负相关。

本发明提供的服务器所用的数据缓存方法，用于服务器对所关联的至少一个发送节点发送缓存数据，其特征在于，包括：将上述服务器中所存储的原始文件编码从而生成编码符号的步骤；从上述至少一个发送节点取得状态信息的步骤；根据上述服务器中所保存的原始文件的特性及所取得的上述至少一个发送节点的上述状态信息来计算应当发送给上述至少一个发送节点缓存的编码符号量的步骤；以及按所计算出的上述编码符号量，对上述至少一个发送节点发送编码符号的步骤。

本发明提供的通信系统，其特征在于，包括：服务器、至少一个发送节点以及至少一个用户终端，上述服务器与上述至少一个发送节点有线连接，上述至少一个发送节点与上述至少一个用户终端无线连接，上述至少一个发送节点接收由上述服务器推送来的上述编码符号并进行缓存，上述至少一个用户终端向上述至少一个发送节点请求其所缓存的上述编码符号，上述服务器包括：存储模块，存储原始文件、上述原始文件的特性；编码模块，将上述存储模块所存储的原始文件编码从而生成编码符号；信息获取模块，与上述至少一个发送节点通信，从上述至少一个发送节点取得状态信息；控制模块，根据上述存储模块中所存储的原始文件的特性及上述信息获取模块所取得的上述至少一个发送节点的上述状态信息，来计算应当发送给上述至少一个发送节点缓存的编码符号量；以及通信模块，按由上述控制模块所计算出的上述编码符号量，对上述至少一个发送节点发送编码符号。

另外，在本发明提供的通信系统中，上述至少一个用户终端在移动的同时向上述至少一个发送节点请求其所缓存的上述编码符号。

另外，在本发明提供的通信系统中，上述原始文件的特性包括：文件的下载超时时间；上述状态信息包括：发送节点的覆盖范围、用户终端在发送节点内的平均停留时间、发送节点中的用户终端数、发送节点业务负载量、发送节点中用户终端的切换频率、用户终端与发送节点间的平均信道状态。

另外，在本发明提供的通信系统中，在计算应当推送给上述各发送节点缓存的编码符号量时，使应当推送给上述各发送节点缓存的编码符号量与发送节点的覆盖范围、用户终端在发送节点内的平均停留时间、发送节点中的用户终端数、用户终端与发送节点间的平均信道状态分别成正比，与发送节点业务负载量、发送节点中用户终端的切换频率分别成反比。

本发明提供的通信方法，用于服务器、至少一个发送节点以及至少一个用户终端进行通信，上述服务器与上述至少一个发送节点有线连接，上述至少一个发送节点与上述至少一个用户终端无线连接，上述至少一个发送节点接收由上述服务器推送来的上述编码符号并进行缓存，上述至少一个用户终端向上述至少一个发送节点请求其所缓存的上述编码符号，上述通信方法的特征在于，使上述服务器执行以下步骤：将上述服务器所存储的原始文件编码从而生成编码符号的步骤；与上述至少一个发送节点通信，从上述至少一个发送节点取得状态信息，并对上述至少一个发送节点推送上述编码符号的步骤；根据上述服务器中所保存的原始文件的特性及所取得的上述至少一个发送节点的上述状态信息来计算应当推送给上述至少一个发送节点缓存的编码符号量的步骤；以及按所计算出的上述编码符号量，对上述至少一个发送节点发送编码符号的步骤。

发明的效果

该发明通过对文件进行编码后缓存，能够将无线通信节点的缓存效率提升数倍。对于有较多中继站的蜂窝，本发明能够有效降低下行链路的能量消耗。

附图说明

图1是表示本发明的通信系统的一例的示意图。

图2是表示本发明的通信系统中的服务器的内部结构的框图。

图3是表示本发明的通信系统中的基站的缓存模块内部结构的图。

图4是表示本发明的通信系统中的用户终端设备中的下载模块内部结构的图。

图5是用户终端在移动的同时进行下载动作的示意图。

图6是大规模基站复用示意图。

图7是本发明的通信系统中的编码符号推送信令交换图。

图8是本发明的通信系统中的用户终端设备进行一次未超时下载的一个例子的信令交互图。

图9是本发明的通信系统中的用户终端设备进行一次超时下载的一个例子的信令交互图。

图10是本发明的通信系统中的用户终端设备的下载动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是本发明的通信系统的示意图。如图1所示，本发明的通信系统主要包括：服务器；基站1、2、3；以及用户终端。服务器与各基站之间为有线连接，这里将服务器与各基站之间的这种有线连接称为骨干网。基站1、2、3是骨干网与无线网的中介，通过空中的无线传输与用户终端相连。用户终端能够分别通过无线通信链路1、2分别与基站1、2进行通信。

图1中示出了服务器连接了三个基站的情况，但可以连接一个以上的任意数目个基站。

另外，图1中以基站为例进行了说明，但本发明所述的基站，只要是能够缓存文件数据并能够与用户终端进行通信的发送节点即可，发送节点是指基站、微蜂窝基站、小蜂窝基站等各种类型的基站或中继站等，可以仅包含一种发送节点，也可以同时包含多种发送节点。

另外，用户终端具有移动性，通过移动，同一用户终端可以与通信系统中的多个基站进行通信，本发明的用户终端例如是移动电话、移动或台式计算机内的EVDO或EVDV卡、诸如个人数字助理（PDA）或与移动电话机组合的PDA、以及通常称作智能电话等的组合通信和计算设备等。图1中示出了用户终端能够分别通过无线通信链路1、2分别与基站1、2进行通信的情况，不言而喻，当用户终端移动到基站3的覆盖范围内时即可以与基站3通信。

下面，结合图2、3、4分别对服务器、基站以及用户终端的详细的内部构成进行说明。

图2表示本发明的服务器的内部结构的框图。

服务器存储有原始文件，与所辖各发送节点进行通信，并对它们进行协调控制。

本发明的服务器100主要包括控制模块101、存储模块102、编码模块103、通信模块104及基站信息管理模块105。

控制模块101例如为CPU（Central Processing Unit：中央处理单元），与存储模块102、编码模块103、通信模块104及基站信息管理模块105连接，根据存储模块102中记录的程序，执行对各模块的动作的控制等的各种处理，执行例如对所连接各基站的数据缓存分配过程的控制等。

存储模块102中由硬盘或DRAM（Dynamic Random AccessMemory：动态随机存储器）等构成，存储有由控制模块101执行各种处理所需要的程序及数据等，还存储有原始文件、原始文件的属性、将原始文件编码后的编码符号、所连接的基站的列表、各基站状态等信息。

编码模块103根据存储模块中存储的原始文件进行编码而生成编码符号，并将所生产的编码符号存储在存储模块102中，此外，编码模块103还计算编码符号的数量。在本发明中，采用了喷泉码的一种典型实现形式即Raptor码，但只要是喷泉码即可，也可以是其他任一实现形式的编码方法。

通信模块104在本发明中相当于编码符号推送接口模块，包括推送存储符号模块，将存储模块102中所存储的编码符号推送给与服务器100相连的各基站；以及释放存储空间模块，根据需要，释放以发送出的编码符号或访问频率低的编码符号占据的存储空间。

基站信息管理模块105相当于信息获取模块，获取各基站的状态信息，并具有对存储模块102中存储的基站的信息进行管理的功能，包括基站状态的记录、基站状态的查询、基站状态的更新等。这里，基站信息管理模块105为独立的模块，当然基站信息管理模块也可以作为控制模块101的部分与其一体构成。

图3是表示基站的缓存模块内部结构的图。

如图3所示，本发明基站中的缓存模块主要包括：用户终端请求处理接口、缓存推送接口及相关数据。

用户终端请求处理接口主要执行以下功能：

1）缓存文件信息查询：当用户终端向基站请求文件信息时，基站先检查本地是否缓存了该文件信息。如没有，需要从服务器请求文件信息，然后返回给用户终端。

2）缓存符号列表查询：当用户终端向基站请求该基站缓存符号列表时，基站查询缓存符号列表，并将已缓存的符号列表的起始序号和符号个数返回给用户终端。

3）受理缓存符号请求：当用户终端向基站请求被该基站缓存的编码符号时，基站从缓存符号列表读取相应符号返回给用户终端。

4）受理服务器符号请求：当用户终端向基站请求文件编码符号时，如果该符号已被基站缓存，基站需向服务器请求该符号，并返回给用户终端。

缓存推送接口主要执行以下功能：

1）接受缓存符号推送：当有新的可缓存内容出现时，由服务器推送给基站进行缓存。基站先判断是否有足够空间存储该内容，如没有则通过调用“释放缓存空间”来释放缓存空间，然后向缓存符号列表写入被推送的符号。

2）释放缓存空间：当基站没有足够缓存空间时调用此模块。该模块向服务器请求每个文件的最新访问频率，并丢弃访问频率最低的文件。不断进行此操作，直到空间足够为止。

图4是表示用户终端设备中的下载模块内部结构的图。

如图4所示，用户终端设备中的下载模块主要执行以下功能：

1）向基站发起请求，包括请求文件信息、请求缓存编码符号及请求服务器编码符号。其中，请求文件信息是指，向基站请求文件大小S，原始符号数目K，编码符号数目N，编码符号大小L等信息。（其中S小于并约等于K*L）；请求缓存编码符号是指，用户终端向基站请求已被该基站缓存的文件编码符号；请求服务器编码符号是指，当后述的超时计时器指示超时后，且没有可请求的缓存编码符号时，通过基站向服务器（也称源站）请求原始符号。

2）存储下载相关数据，该下载相关数据包括：基站符号信息列表，用来存储不同基站分别缓存了哪些符号；忽略基站列表，用来存储缓存符号已经被全部接受的基站；以及已下载符号列表：用来保存已经下载成功的编码符号。

3）切换基站：当用户终端下载完某个基站所有缓存符号后，将其加入忽略基站列表并寻找其他不在忽略列表中的基站信号。或者正在下载的符号被打断下载不成功后重新寻找并关联基站。

4）文件解码功能：当成功下载的符号数多于K时，每成功下载一个符号都进行一次尝试解码。如果能够解码出原文件则进行下载并标识下载成功。如果不成功则继续下载。

5）超时判断功能：通过超时计时器来实现，超时时间由用户终端下载的内容类型决定，如：文件和视频的预下载服务中，设为T_timeout=24小时；文件下载服务中，设为T_timeout=4小时；视频实时播放服务中，设为T_timeout=0。计时器从下载开始计时，当下载时间超出超时时间T_timeout后，标记超时。

图5是用户终端在移动的同时进行下载动作的示意图。下面，结合图5，说明用户终端在移动的同时进行下载动作的详细情况。图5中，示出了A～I这9个发送节点，图5中的虚线圈示出了这9个发送节点各自的覆盖范围P_A～P_I，用户终端自左上角的发送节点A起向右下角的发送节点I移动，用户终端在移动过程中，经过了P_A、P_B、P_E、P_F、P_I，设用户终端在各个发送节点的覆盖范围P_A、P_B、P_E、P_F、P_I内的停留时间分别为T_A、T_B、T_E、T_F、T_I。用户终端在各停留时间内从相应的发送节点下载数据。当用户终端处于多个发送节点的覆盖范围内时，用户终端从所链接的基站下载数据，与多个基站中的哪个基站链接可以由与基站的通信状况良否，例如信道状态（信号强度大小）等来决定。通常，使用户终端与业务负载小、信道状态好的这种发送节点通信，当与一个发送节点的信道状态差时，可以切换到其他可连接发送节点进行通信。如何确定并优化用户终端与多个可连接发送节点中的哪个发送节点进行通信，在公知技术中有各种方法，这里不再赘述。当然，也存在用户终端同时与多个发送节点通信的情况。

本发明利用如上所述的、用户终端移动的同时从发送节点下载数据时的特点，来改善各发送节点（以后有时也称为基站）缓存数据的方法，以使数据缓存效率和用户终端下载效率得以提高。

如上所述，服务器100通过编码模块103，将存储模块102中存储的原始文件分成等长的K个原始符号。通过喷泉码将其编码为N个与原始符号等长的编码符号，其中N>>K，并将N个编码符号存储在存储模块中。每个编码符号由一个唯一的序号标识。由于Raptorcode是系统码，也就是说，前K个编码符号就是原始符号。当用户终端收集到K+o(K)个编码符号后，用户终端可以对所下载的编码符号进行解码而得到原始文件，其中，o≥0。

例如假设一个用户终端请求一个大小为8MB的文件，该文件被分成K(K=8192)个原始符号，每个符号大小为L(L=1kB)。通过Raptorcode编码成N(N=6553600)个编码符号。

在编码之后，服务器100的控制模块101通过编码符号推送接口模块（即通信模块104）将存储模块102中存储的N个编码符号推送给所连接的多个基站缓存。

下面，叙述控制模块101将N个编码符号推送给所连接的多个基站缓存的方法。设有i个基站，每个基站可以缓存任意数量的编码符号，设第i个通信节点缓存Ci个编码符号。

统计用户终端的移动行为及/或基站状态，针对性地设计不同发送节点缓存的编码符号数量，来优化缓存效率。具体地，控制模块101根据网络中基站的状态和文件的特性联合决定推送给每个基站的数量。

文件的特性主要包括：文件的下载超时时间T_timeout。该超时时间T_timeout由用户终端下载的内容类型决定。这个参数由内容提供服务器在推送内容时指定。

基站状态包括：基站的覆盖范围、基站内用户终端的平均停留时间、基站中的用户终端数、基站业务负载、基站中用户终端的切换频率（包括切换入的频率和切换出的频率）、基站中用户终端的平均信道状态等。用户终端在宏基站的停留时间T_stay及宏基站的平均用户终端数U_macro由运营商的统计出平均参考值，在缓存模块中指定。中继，微蜂窝的平均用户终端数U_relay及U_micro由各基站分别统计，在对应的微基站或中继站的缓存模块中获取。

在缓存策略的设计上，当其他基站状态相同的情况下，用户终端平均停留时间较长的基站缓存编码符号数量多，用户终端数量多的基站缓存编码符号数量多，业务负载多的基站缓存编码符号数量少，信道状态差的基站缓存数量少，切换频繁的基站缓存数据少。

下面示出了控制模块101根据网络中基站的状态和文件的特性联合决定推送给每个基站的数量的几个应用方式。

应用方式1

应用方式1中，控制模块101对同构蜂窝网中的多个发送节点进行缓存数据分配。

同构蜂窝网中，蜂窝网中所有发送节点大小相同，并处于六角形规则蜂窝网中。

此时，每个发送节点的覆盖范围相同，因此推送的编码数量相同，并且应当推送给每个发送节点缓存的编码符号可以根据超时时间、用户终端移动系数(事先统计得出)和文件大小共同决定。在实际系统中可以统计用户终端在某个发送节点停留的平均时间T_stay，则应当推送给每个发送节点缓存的编码符号数目为K*T_stay/T_timeout。

应用方式2

应用方式2中，控制模块101对异构蜂窝网中的多个发送节点进行缓存数据分配。

异构蜂窝网中，蜂窝网中所有发送节点大小不完全相同，因此应当推送给每个发送节点缓存的编码符号数目还需要考虑发送节点本身的参数，即发送节点内的平均用户终端数等。

例如使应当推送给每个发送节点缓存的编码符号数目与该基站内平均用户终端数目成正比。

假设宏基站平均用户终端数目为U_macro，某个中继站内的平均用户终端数目为U_relay，则该中继站应分配编码符号数目为K*T_stay/T_timeout*U_relay/U_macro。

应用方式3

普通蜂窝网中，部分蜂窝处于高负载情况，部分蜂窝处于低负载情况。

因此，考虑业务负载多少来确定应当推送给每个发送节点缓存的编码符号数目。低负载蜂窝可以提高发送速率，来在较短的时间内发送较多编码符号。但高负载蜂窝发送能力受限，应降低其缓存编码符号数量。

例如可以使应当推送给每个发送节点缓存的编码符号数目与各个发送节点的业务负载成负相关。使高负载蜂窝少缓存编码符号，低负载蜂窝多缓存编码符号。

应用方式4

小区（即基站的覆盖范围）内其他条件相同。针对某些与地理位置相关的文件。用户终端对该文件的请求概率跟用户终端所在位置直接相关。如果各个小区用户终端对某文件的请求概率为P1，P2，P3，…则相应基站缓存内容比例大致为P1：P2：P3，…。

以上仅仅是四个特例，具体设计时需要考虑：基站内用户终端的平均停留时间、基站中的用户终端数、基站负载、基站中用户终端的切换频率、基站中用户终端的平均信道状态和文件的下载超时时间综合决策。

根据该发明，通过对文件进行编码后缓存，能够将无线通信节点的缓存效率提升数倍。对于有较多中继站的蜂窝，该方案能够有效降低下行链路的能量消耗。

另外，在确定应该由各基站缓存的符号数时，通过考虑基站内用户终端的平均停留时间、基站中的用户终端数、基站负载、基站中用户终端的切换频率、基站中用户终端的平均信道状态和文件的下载超时时间等因素，能够对各基站分配恰当量的缓存数据，能够恰当地利用各基站的缓存空间，能够提高缓存效率，能够提高基站缓存数据的利用率，能够提高用户终端的下载速率。

本发明中，未限定使用的喷泉码的种类。就喷泉码而言，有的喷泉码是随机编码，可以产生任意数量的符号，但像Raptor码这种需要保证解码质量的喷泉码，会有一个编码数目上限，但这个上限数值非常大。因此，通常情况下，应用如上述应用方式1～4那样的方式计算并分配编码符号来进行缓存不会出现问题。但是，在某些极端的情况下，当基站数量非常多时，连平均每个基站缓存一个编码符号都不能实现，此时可以如图6所示那样，采用基站间复用编码符号的方式。图6中，每个六角形框表示一个基站，各个六角形框中标注的数字表示其缓存的编码符号，标注相同数字的基站间复用编码符号。例如，图6中，标注了数字1的4个基站间复用编码符号。

下面，对本发明的通信系统进行说明。本发明的通信系统的实现主要分为两个阶段：服务器对基站推送编码符号并在基站进行缓存的过程和用户终端下载符号的过程。

首先，参照图7来说明图1所示的本发明的通信系统的对基站进行编码符号推送的信令交换过程。

如图7所示，首先，服务器经由骨干网分别向基站1、2、3发送基站状态查询请求。

接着，基站1、2、3在接收到由服务器发送来的基站状态查询请求后，分别将自身所缓存的基站状态反馈给服务器。

接着，服务器接收到分别来自基站1、2、3的基站状态信息后，服务器中的基站信息管理模块使用所接收到的基站状态信息，进行基站状态的更新。

接着，服务器根据更新过的基站状态，进行编码符号数量计算。这里的编码符号数量计算如上述应用方式1～4那样，根据基站1、2、3的状态信息，计算应当由基站1、2、3分别缓存的恰当的符号数量。

之后，在服务器中生成编码符号。

接着，服务器按照计算出的应当由各个基站缓存的编码符号数量，分别向基站1、2、3推送相应数量的编码符号。

基站1、2、3在接收到由服务器推送来的编码符号后，将它们缓存于自身缓存器中，并且，基站1、2、3还基于接收到的编码符号，生成文件信息列表和缓存符号列表。

至此，本发明的通信系统的第一个主要的过程结束。下面，对本发明的通信系统的另一个主要的过程即用户终端的下载过程进行说明。

用户终端的下载过程概述如下：

1）开始下载

当用户终端发起下载请求时：用户终端向最近的基站发起询问请求，基站回报该基站已缓存内容的编号（需定义）。因为用户终端在本地记录已接受符号的编号，因此，用户终端根据本地保存的符号编号与基站回报的该基站缓冲内容的编号，确定该基站是否有想要下载的编号，并据此确定是与该基站关联还是将该基站作为忽略基站。当判断为基站中有待下载的编号时之后，用户终端就逐个符号向基站发起请求。

2）越区切换

当前已关联基站已缓存内容均下载完成，或者用户终端离开原基站服务区域时，用户终端需要进行越区切换。类似目前越区切换的流程，用户终端通告原关联基站中止下载，并向新基站发起请求，同开始下载一样，基站回报该基站已缓存内容的编号，由用户终端分别发起相应数据的下载请求。

3）暂停下载

如果附近可关联基站都没有用户终端未下载内容，且没有超出时限T_timeout，则暂停下载，直到发现新的可关联基站。

4）完成下载

当用户终端收集到K个编码包后开始尝试解码，如果能够解码则不再请求新的符号，并解码完成下载任务；如果不成功则在下一个符号下载完成后重新尝试解码。

5）超时处理

根据下载内容的延时容忍程度，设置一个超时时间T_timeout，当超出该时间仍然没有完成下载，则不暂停下载，当附近可关联基站都没有用户终端未下载内容时，直接通过基站的主干网向互联网上的内容源请求原始符号补齐内容。

下面，参照图8及图9对用户终端下载的过程进行详细地说明。

图8是本发明的通信系统中的用户终端设备进行一次未超时下载的一个例子的信令交互图。

假设原始符号数K=300，通过图6所示的推送过程，使基站1对符号1～100进行缓存，使基站2对符号101～200进行缓存，使基站3对符号201～300进行缓存。

如图8所示，初始情况下，用户终端在基站1的覆盖范围内，并一直处于移动状态。用户终端向基站1请求文件1的相关信息（文件大小S，原始符号数目K，编码符号数目N，编码符号大小L）。基站1向服务器请求该信息，在从服务器接收到文件信息后将其返回给用户终端。

接着，用户终端继续向基站1请求基站内缓存符号列表，基站1将本身缓存的符号列表返回给用户终端（本例中为从符号1～100）。

接下来，用户终端向基站1分别请求每个符号。

当第59个符号接收完成后，用户终端离开基站1，进入基站2和基站3的覆盖范围。在此，我们假设用户终端与信号较强的基站通信（在此设为基站2）。用户终端请求基站2的缓存列表，并逐个请求基站2的缓存符号。基站2的所有缓存符号（101—200）下载完成后，用户终端将基站2加入忽略列表。

接着，因为用户终端仍处于基站3的覆盖范围内，因此切换到与基站3进行通信。首先请求基站3的缓存列表，之后逐个请求基站3的缓存符号。

直到基站3缓存的符号241下载完成后，用户终端根据接收到的符号解码出源文件，用户终端停止下载文件，并标示下载完成。

图9是本发明的通信系统中的用户终端设备进行一次超时下载的一个例子的信令交互图。

如图9所示，下载过程与图5中的例子相似，不同的是当用户终端离开基站1后，进入基站2的覆盖范围。当用户终端下载完基站2的所有缓存符号后，没有不在忽略列表中的基站，则用户终端进入等待状态。当超时计时器指示超时后，用户终端通过基站2向服务器请求原始符号完成下载。

图10是本发明的通信系统中的用户终端设备的下载动作的流程图。

如图10所示，首先，用户终端根据请求文件ID向所有基站发出文件信息请求（步骤S101）。

接着，判断用户终端是否收到了不在忽略基站列表中的基站的信号（步骤S102）。当判断为收到了（步骤S102中为是）时，与收到信号的基站中的接收信号最强的基站相关联（步骤S103）。当判断为未收到时（步骤S102中为否），进入到步骤S110。

在步骤S104中，用户终端判断本身是否已缓存了关联着的基站的缓存信息。当判断为已缓存时（步骤S104中为是），进一步判断该关联基站的缓存中是否有未接收到的符号（步骤S105）。当判断为未缓存（步骤S104中为否）时，进入到步骤S111。

当在步骤S105中判断为存在未接收到的符号（步骤S105中为是）时，进入到步骤S106。当在步骤S105中判断为不存在未接收到的符号（步骤S105中为否）时，进入到步骤S112，将当前关联基站加入到忽略基站列表中。

在步骤S106中，用户终端请求一个未接收的缓存符号。

在步骤S107中，用户终端判断下载是否成功。在判断为下载未成功（步骤S107中为否）时，返回到步骤S102。在判断为下载成功（步骤S107中为是）时，进入到步骤S108，判断收集到的符号数是否超过原始符号数。当判断为未超过（步骤S108中为否）时，返回到步骤S105。当判断为已超过（步骤S108中为是）时，进行解码并判断解码是否成功（步骤S109），当判断为未解码成功（步骤S109中为否）时，返回到步骤S105。当判断为解码成功（步骤S109中为是）时，结束处理。

另外，在步骤S110中，判断是否已经过超时时间。当判断为经过了超时时间（步骤S110中为是）时，判断是否能够收到基站信号（步骤S113），当判断为不能时，重复执行步骤S113，当判断为能（步骤S113中为是）时，通过基站向服务器请求编号最小的未接收信号（步骤S114），进行解码并判断解码是否成功（步骤S115），当判断为未解码成功（步骤S115中为否）时，返回到步骤S114。当判断为解码成功（步骤S115中为是）时，结束处理。当判断为未经过超时时间（步骤S110中为否）时，返回到步骤S102。

如上所述，对本发明的通信系统进行数据缓存和下载的过程进行了说明。

根据本发明的通信系统，通过对文件进行编码后缓存，能够将无线通信节点的缓存效率提升数倍。对于有较多中继站的蜂窝，该方案能够有效降低下行链路的能量消耗。

另外，根据本发明的通信系统，能够对各基站分配恰当量的缓存数据，能够恰当地利用各基站的缓存空间，能够提高缓存效率，能够提高基站缓存数据的利用率。

如上所述，对本发明的数据缓存方法及使用该方法的通信系统进行说明，但上述说明仅说明了本发明的优选的实施方式，无意限定发明的范围。本发明能够通过其他各种方式实施，在不脱离发明的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及要旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

例如，上述仅示出了通信系统中的用户终端为一个时的情况，当然通信系统中可以有一个以上用户终端。

Claims (9)

1.一种服务器，其特征在于，包括：

存储模块，存储原始文件、上述原始文件的特性；

编码模块，将上述存储模块所存储的上述原始文件编码从而生成编码符号；

信息获取模块，与上述至少一个发送节点通信，从上述至少一个发送节点取得状态信息；

控制模块，根据上述存储模块中所存储的上述原始文件的特性及上述信息获取模块所取得的上述至少一个发送节点的上述状态信息，来计算应当发送给上述至少一个发送节点缓存的编码符号量；以及

通信模块，按由上述控制模块所计算出的上述编码符号量，对上述至少一个发送节点发送上述编码符号。

2.如权利要1所述的服务器，其特征在于：

上述原始文件的特性包括：文件的下载超时时间；

上述状态信息包括：发送节点的覆盖范围、用户终端在发送节点内的平均停留时间、发送节点中的用户终端数、发送节点业务负载量、发送节点中用户终端的切换频率、用户终端与发送节点间的平均信道状态。

3.如权利要求2所述的服务器，其特征在于：

在计算应当发送给上述各发送节点缓存的上述编码符号量时，使应当发送给上述各发送节点缓存的编码符号量与上述发送节点的覆盖范围、上述用户终端在发送节点内的平均停留时间、上述发送节点中的用户终端数、上述用户终端与发送节点间的平均信道状态分别成正相关，与上述发送节点业务负载量、上述发送节点中用户终端的切换频率分别成负相关。

4.一种服务器所用的数据缓存方法，用于上述服务器对所关联的至少一个发送节点发送缓存数据，其特征在于，包括：

将上述服务器中所存储的原始文件编码从而生成编码符号的步骤；

与上述至少一个发送节点通信，从上述至少一个发送节点取得状态信息的步骤；

根据上述服务器中所保存的上述原始文件的特性及所取得的上述至少一个发送节点的上述状态信息来计算应当发送给上述至少一个发送节点缓存的编码符号量的步骤；以及

按所计算出的上述编码符号量，对上述至少一个发送节点发送上述编码符号的步骤。

5.一种通信系统，其特征在于，包括：

服务器、至少一个发送节点以及至少一个用户终端，上述服务器与上述至少一个发送节点有线连接，上述至少一个发送节点与上述至少一个用户终端无线连接，上述至少一个发送节点接收由上述服务器推送来的上述编码符号并进行缓存，上述至少一个用户终端向上述至少一个发送节点请求其所缓存的上述编码符号，

上述服务器包括：

存储模块，存储原始文件、上述原始文件的特性；

编码模块，将上述存储模块所存储的上述原始文件编码从而生成编码符号；

信息获取模块，与上述至少一个发送节点通信，从上述至少一个发送节点取得状态信息；

控制模块，根据上述存储模块中所存储的上述原始文件的特性及上述信息获取模块所取得的上述至少一个发送节点的上述状态信息，来计算应当发送给上述至少一个发送节点缓存的编码符号量；以及

通信模块，按由上述控制模块所计算出的上述编码符号量，对上述至少一个发送节点发送上述编码符号。

6.如权利要求5所述的通信系统，其特征在于：

上述至少一个用户终端在移动的同时向上述至少一个发送节点请求其所缓存的上述编码符号。

7.如权利要求5或6所述的通信系统，其特征在于：

上述原始文件的特性包括：文件的下载超时时间；

上述状态信息包括：发送节点的覆盖范围、用户终端在发送节点内的平均停留时间、发送节点中的用户终端数、发送节点业务负载量、发送节点中用户终端的切换频率、用户终端与发送节点间的平均信道状态。

8.如权利要求5或6所述的通信系统，其特征在于：

在计算应当推送给上述各发送节点缓存的上述编码符号量时，使应当推送给上述各发送节点缓存的编码符号量与上述发送节点的覆盖范围、上述用户终端在发送节点内的平均停留时间、上述发送节点中的用户终端数、上述用户终端与发送节点间的平均信道状态分别成正相关，与上述发送节点业务负载量、上述发送节点中用户终端的切换频率分别成负相关。

9.一种通信方法，用于服务器、至少一个发送节点以及至少一个用户终端进行通信，上述服务器与上述至少一个发送节点有线连接，上述至少一个发送节点与上述至少一个用户终端无线连接，上述至少一个发送节点接收由上述服务器推送来的上述编码符号并进行缓存，上述至少一个用户终端向上述至少一个发送节点请求其所缓存的上述编码符号，

上述通信方法的特征在于，使上述服务器执行以下步骤：

将上述服务器所存储的原始文件编码从而生成编码符号的步骤；

与上述至少一个发送节点通信，从上述至少一个发送节点取得状态信息的步骤；

根据上述服务器中所保存的上述原始文件的特性及所取得的上述至少一个发送节点的上述状态信息来计算应当推送给上述至少一个发送节点缓存的编码符号量的步骤；以及

按所计算出的上述编码符号量，对上述至少一个发送节点发送上述编码符号的步骤。