CN105357281B - 一种移动接入网分布式内容缓存访问控制方法及系统 - Google Patents
一种移动接入网分布式内容缓存访问控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种移动接入网分布式内容缓存访问控制方法，包括：中心设备接收终端发送的内容请求，内容请求包括待请求内容的标识；查看预设的缓存内容信息表中是否有标识；若没有，则查看预设的一级缓存内容信息表中是否有标识；如果有，则将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送终端，以使终端与目的设备交互获取待请求内容。本发明通过在中心设备中没有待请求内容时，查看中心设备的一级设备中是否有待请求内容，从而通过中心设备和该中心设备的一级设备的负载实现协作内容共享，提高了接入网侧设备的请求命中率，缓解回传网络带宽压力，提升用户体验。本发明还涉及一种移动接入网分布式内容缓存访问控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动接入网分布式内容缓存访问控制方法，还涉及一种移动接入网分布式内容缓存访问控制系统。
背景技术
根据2015年互联网趋势报告，至2014年，全球互联网用户数达到28亿，同比增长8％，其中移动用户数量占互联网用户总数的76％。伴随着移动数据业务迅猛发展，用户对低时延和高速率服务的需求更加迫切。高并发的终端请求、实时的影音视频传输以及日益增加的网络应用，使得网络访问量和数据流量快速增长。如何缓解网络拥塞，改善用户体验成为未来移动网络发展的挑战之一。
据有关资料，由用户重复请求产生的流量是移动网络总流量的重要组成部分。将热点请求内容缓存到基站侧，移动用户与数据中心或内容分发网络(CDN)之间的数据传输无需经过回程网络，在离用户“最近”的边缘网络得到处理，可以有效减轻回程网络的带宽压力，缓解网络拥塞。同时由于缩短了用户的访问距离，能够有效提高用户访问的响应速度，提高用户体验和服务质量。因此，基站侧部署缓存是解决大数据流量与有限带宽资源之间矛盾以及大访问量与网络节点有限处理能力之间矛盾的有效方法。
每个基站侧配置分布式缓存，简称“基站缓存”。采用分布式缓存方式不仅可以有效减少数据中心或CDN相同请求的处理时间，同时能有效分散负载，并具有良好的可靠性和扩展性。目前，已有一些文献对基站缓存放置问题进行研究。其中有些文献指出缓存放置问题是一个NP完全问题，并针对单基站下的缓存放置问题，提出了基于网络编码的缓存放置方法。也有文献假设内容热度分布未知，针对单基站下的缓存放置问题，以最大化请求命中率为目标，提出了基于用户历史请求的缓存放置策略。但是没有综合考虑当前基站(接收到终端请求的基站)和其协作基站的内容请求，因此导致终端请求命中率较低。
当基站缓存空间已满或缓存量超过缓存总容量一定比例时，有效的缓存替换方法对进一步提高网络性能至关重要。现有缓存替换方法主要分为三类：基于内容请求频率的缓存替换算法和随机替换算法。然而，上述缓存替换算法均针对单个缓存节点，并不适合蜂窝网络中存在大量可缓存基站的情况。针对蜂窝网络基站缓存替换策略的研究十分有限。有文献以最小化传输代价为目标，提出了基于Q学习的分布式基站缓存替换方法。但是，Q学习需要设置合适的启发函数，收敛速度较慢。
发明内容
本发明提供一种可提高接入网侧设备的请求命中率的移动接入网分布式内容缓存访问控制方法。
第一方面，本发明提供一种移动接入网分布式内容缓存访问控制方法，包括：
中心设备接收终端发送的内容请求，所述内容请求包括待请求内容的标识；
查看预设的缓存内容信息表中是否有所述标识；
若没有，则查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识；
如果有，则将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端，以使所述终端与所述目的设备交互获取所述待请求内容；
其中，所述缓存内容信息表包括：所述中心设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值；一级缓存内容信息表包括：所述中心设备的一级设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值。
优选的，将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端，包括：
确定一级缓存内容信息表所属的一级设备中与该终端的往返时延最小的一级设备确定为目的设备，将目的设备的IP地址发送所述终端。
进一步地，查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识之后，所述方法还包括：
若一级缓存内容信息表中没有所述标识，则将所述内容请求进行广播；
一级设备接收所述中心设备广播的内容请求之后，查找预设的该一级设备的一级缓存内容信息表是否有所述标识；
若有，则一级设备将该一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端；
所述一级设备的一级缓存内容信息表为所述中心设备的二级设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值的表。
或者，所述查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识之后，所述方法还包括：
若一级缓存内容信息表中没有所述标识，则向核心网侧的外部网络转发所述内容请求；
若所述中心设备接收到所述外部网络的至少一设备发送的包括所述标识的响应信息；
则将所述中心设备将所述外部网络中至少一设备、所述一级设备内的包括所述标识的一级缓存内容信息表所属的设备中达到所述终端的时延最小的设备确定为目的设备；
将所述目的设备的IP地址发送所述终端。
进一步地，将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端之后，所述方法还包括：
所述中心设备向所述一级设备发送命中消息，所述命中消息携带有所述待请求内容的URL的哈希值；
所述一级设备根据所述命中消息中的所述待请求内容的URL的哈希值更新该一级设备预设的缓存内容信息表；
所述一级设备预设的缓存内容信息表为该一级设备中的存储有已缓存内容URL的哈希值的表；
所述终端根据所述目的设备的IP地址，向该目的设备发送所述内容请求；
所述目的设备根据所述内容请求生成待向所述终端返回包括请求内容的数据响应；
在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为中心设备时，所述中心设备根据该中心设备当前已缓存的内容判断该中心设备的已占用空间是否小于等于第一预设阈值；
若小于等于，则中心设备缓存所述数据响应中的请求内容；
若大于，所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和所述一级缓存内容信息表所属的一级设备之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
判断所述请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，所述中心设备用所述数据响应中的请求内容替换所述中心设备当前已缓存的内容；
其中，所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
进一步地，将所述中心设备将所述外部网络中至少一设备、所述一级设备内的包括所述标识的一级缓存内容信息表所属的设备中达到所述终端的时延最小的设备确定为目的设备，将所述目的设备的IP地址发送所述终端之后，所述方法还包括：
中心设备根据待请求内容的标识更新所述中心设备预设的接入网未命中信息表，并将更新消息广播，所述更新消息包括所述待请求内容的标识；
中心设备的一级设备接收中心设备广播的更新消息后，根据所述更新消息中的待请求内容的标识更新预设的一级设备接入网未命中信息表；
所述终端根据所述目的设备的IP地址，向所述目的设备发送所述内容请求；
所述目的设备根据所述内容请求生成待向所述终端返回包括请求内容的数据响应；
在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为中心设备时，所述中心设备根据该中心设备当前已缓存的内容判断该中心设备的已占用空间是否小于等于第一预设阈值；
若小于等于，该中心设备缓存所述数据响应中的请求内容；
若大于，所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
判断所述请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，所述中心设备用所述数据响应中的请求内容替换所述中心设备当前已缓存的内容；
其中，所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述一级设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
进一步地，一级设备将该一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端之后，所述方法还包括：
所述一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备根据所述待请求内容的标识更新预设的缓存内容信息表、一级缓存内容信息表、接入网未命中信息表以及一级设备接入网未命中信息表；
所述终端根据所述目的设备的IP地址，向所述目的设备发送所述内容请求；
所述目的设备根据所述内容请求生成待向所述终端返回包括请求内容的数据响应；
在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为一级设备时，所述一级设备根据该一级设备当前已缓存的内容判断该一级设备的已占用空间是否小于等于第二预设阈值；
若小于等于，该一级设备缓存所述数据响应中的请求内容；
若大于，所述一级设备根据该一级设备预设的缓存内容信息表、该一级设备和目的设备之间的链路速率、该一级设备预设的接入网未命中信息表以及该一级设备预设的一级设备接入网未命中信息表计算请求内容收入，根据该一级设备预设的缓存内容信息表、该一级设备和该一级设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该一级设备预设的缓存内容信息表、该一级设备和该一级设备的一级设备之间的链路速率以及该一级设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
判断请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，该一级设备用所述数据响应中的请求内容替换该一级设备当前已缓存的内容；
其中，所述一级设备预设的缓存内容信息表还包括：所述一级设备关于已缓存内容的请求次数以及该一级设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；一级设备预设的接入网未命中信息表包括：该一级设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；一级设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述一级设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
进一步地，该一级设备缓存所述数据响应中的请求内容或该一级设备用所述数据响应中的请求内容替换该一级设备当前已缓存的内容之后，所述方法还包括：
在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为中心设备时，所述中心设备根据该中心设备当前已缓存的内容判断该中心设备的已占用空间是否小于等于第一预设阈值；
若小于等于，该中心设备缓存所述数据响应中的请求内容；
若大于，所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
判断所述请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，所述中心设备用所述数据响应中的请求内容替换所述中心设备当前已缓存的内容；
其中，所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述一级设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
另一方面，本发明还提供一种移动接入网分布式内容缓存访问控制系统，包括：
内容请求接收单元，中心设备接收终端发送的内容请求，所述内容请求包括待请求内容的标识；
第一标识查看单元，查看预设的缓存内容信息表中是否有所述标识；
第二标识查看单元，若没有，则查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识；
IP地址发送单元，如果有，则将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端，以使所述终端与所述目的设备交互获取所述待请求内容；
其中，所述缓存内容信息表和一级缓存内容信息表包括：所述中心设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值。
进一步地，IP地址发送单元还包括：
确定一级缓存内容信息表所属的一级设备中与该终端的往返时延最小的一级设备确定为目的设备，将目的设备的IP地址发送所述终端。
由上述技术方案可知，本发明通过在中心设备中没有待请求内容时，查看中心设备的一级设备中是否有所述待请求内容，从而通过中心设备和该中心设备的一级设备的负载实现协作内容共享，提高了接入网侧设备的请求命中率，缓解回传网络带宽压力，提升用户体验。
附图说明
图1为本发明涉及的基站侧分布式缓存的示意图；
图2为本发明一实施例提供的移动接入网分布式内容缓存访问控制方法的流程图；
图3为本发明一实施例提供的缓存所述数据响应中的请求内容的流程图；
图4为本发明一实施例提供的移动接入网分布式内容缓存访问控制系统的原理框图。
附图标记说明
第一协作基站缓存—BS1 第二协作基站缓存—BS2
第三协作基站缓存—BS3 第四协作基站缓存—BS4
第五协作基站缓存—BS5 内容请求接收单元—101
第一标识查看单元—102 第二标识查看单元—103
IP地址发送单元—104
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
为更好的说明本发明的内容，对现有的相关内容进行简单说明如下。
图1为本发明涉及的基站侧分布式缓存的示意图，如图1所示，每个基站侧配置分布式缓存，简称“基站缓存”。基站缓存通过串联的方式接入网络，每个基站缓存均具有请求处理和数据传输功能，并执行LTE相关通信协议。以任意一个基站缓存为中心，称为“中心设备缓存”，与其直连的基站缓存(例如，通过LTE网络X2接口)称为该基站缓存的“一级协作基站缓存”，与上述一级协作基站缓存直连的其他基站缓存称为中心设备缓存的“二级协作基站缓存”，该中心设备缓存的“二级协作基站缓存”也是中心设备的一级协作基站缓存作为中心设备缓存时的一级协作基站缓存。例如，如图1示，第二协作基站缓存BS2和第三协作基站缓存BS3是第一协作基站缓存BS1的一级协作基站缓存，第四协作基站缓存BS4和第五协作基站缓存BS5是第一协作基站缓存BS1的二级协作基站缓存。
与2G/3G网络架构相比，第四代移动通信网络，即3GPP长期演进(LTE)网络通过X2接口实现基站的互通互联。通过引入三层路由功能，LTE中可以实现不同基站之间基于IP地址的寻址和路由，网络的可扩展性大大增强。基站间通过其采用光纤相连的X2接口进行通信，实现数据信息交互，为基站间相互协作创造了条件。
由此，现有技术存在当终端向任一中心设备缓存发送内容请求时，如何利用该中心设备缓存和其一级协作基站缓存和其二级协作基站缓存之间的数据信息交互关系提高内容请求命中率，
本申请中的中心设备可具体为用于缓存有相关内容服务器中的内容的中心设备缓存，在蜂窝网络中该中心设备可为一个基站缓存，本发明实施例中为方便说明，将中心设备缓存统一使用中心设备，相应地，一级设备可具体为用于缓存有相关内容服务器中的内容的一级设备缓存，在蜂窝网络中该一级设备也可为一个基站缓存，本发明实施例中为方便说明，将一级设备缓存统一使用一级设备，
图2示出了本发明一实施例提供的移动接入网分布式内容缓存访问控制方法。
如图2所示的一种移动接入网分布式内容缓存访问控制方法，包括：
S101、中心设备接收终端发送的内容请求，所述内容请求包括待请求内容的标识；
S102、查看预设的缓存内容信息表中是否有所述标识；
若有，则执行步骤S103，若没有，则执行步骤S104；
S103、中心设备将该中心设备的IP地址发送给所述终端，以使所述终端与所述一级设备交互获取所述待请求内容；
S104、查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识；
若有，执行步骤S105，若没有，则执行步骤S106；
S105，确定目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端，以使所述终端与所述一级设备交互获取所述待请求内容；此时是将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备；
其中，所述缓存内容信息表包括：所述中心设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值；一级缓存内容信息表包括：所述中心设备的一级设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值。
本发明通过在中心设备中没有待请求内容时，查看中心设备的一级设备中是否有所述待请求内容，从而通过中心设备和该中心设备的一级设备的负载实现协作内容共享，提高了接入网侧设备的请求命中率，缓解回传网络带宽压力，提升用户体验。
由于存在中心设备的多个一级设备中均包含待请求内容可能性，为了较快的得到内容请求的请求内容，优选的，上述步骤S105包括：
S1051、确定一级缓存内容信息表所属的一级设备中与该终端的往返时延最小的一级设备确定为目的设备；
S1052、将目的设备的IP地址发送所述终端。
基于上述的内容协作共享原则，执行步骤S106、若所述步骤S104的判断结果为一级缓存内容信息表中没有所述标识，则将所述内容请求进行广播；
S107、一级设备接收所述中心设备广播的内容请求之后，查找预设的该一级设备的一级缓存内容信息表是否有所述标识；
若有，执行步骤S105，但此时是将一级设备将该一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备确定为目的设备，若没有，则执行步骤S108；
所述一级设备的一级缓存内容信息表为所述中心设备的二级设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值的表。
S108、一级设备终止对所述内容请求的处理。
利用本方法可进一步提高接入网侧设备的请求命中率。
当目的设备为中心设备的二级设备时，由于存在中心设备的多个二级设备中均包含待请求内容的可能性，为了较快的得到内容请求的请求内容，将一级设备将该一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备确定为目的设备，包括：
S105a、确定该一级设备内的一级缓存内容信息表所属的一级设备中与该终端的往返时延最小的一级设备确定为目的设备；
S105b、将目的设备的IP地址发送所述终端。
为了保证内容请求的命中率，而不只是在接入网侧设备的命中率，进一步执行步骤S109、若所述步骤S104的判断结果为一级缓存内容信息表中没有所述标识，则向核心网侧的外部网络转发所述内容请求；
若所述中心设备接收到所述外部网络的至少一设备发送的包括所述标识的响应信息，则执行步骤S105，
但此时的步骤S105具体是所述中心设备将所述外部网络中至少一设备、所述一级设备内的包括所述标识的一级缓存内容信息表所属的设备中达到所述终端的时延最小的设备确定为目的设备，并将所述目的设备的IP地址发送所述终端。
利用上述方法不仅保证请求命中率，还可使得到的目的设备与终端的传输速率最快。
参照图3，为了进一步提高接入网侧设备后续请求的命中率，进一步地，在所述步骤S105之后，所述方法还包括步骤S201：
此时的步骤S105指将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备的情况。
S201、所述中心设备向所述一级设备发送命中消息，所述命中消息携带有所述待请求内容的URL的哈希值；
S202、所述一级设备根据所述命中消息中的所述待请求内容的URL的哈希值更新该一级设备预设的缓存内容信息表；
所述一级设备预设的缓存内容信息表为该一级设备中的存储有已缓存内容URL的哈希值的表；(图中省略了步骤S201和S202)
S203、所述终端根据所述目的设备的IP地址，向该目的设备发送所述内容请求；
S204、所述目的设备根据所述内容请求生成待向所述终端返回包括请求内容的数据响应；
S205、在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为中心设备时，所述中心设备根据该中心设备当前已缓存的内容判断该中心设备的已占用空间是否小于等于第一预设阈值；
若小于等于，则执行步骤S206，否则，执行步骤S207；
S206、中心设备缓存所述数据响应中的请求内容；
S207、所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和所述一级缓存内容信息表所属的一级设备之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
S208、判断所述请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，则执行步骤S206，否则，执行步骤S209；
但此时步骤S206中缓存所述响应中的请求内容是指所述中心设备用所述数据响应中的请求内容替换所述中心设备当前已缓存的内容；
S209、所述中心设备不缓存所述数据响应中的请求内容；
其中，所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
步骤S208中利用下式②计算请求内容收入，利用下式③或④计算请求内容成本。
步骤S207-S209中请求内容成本中的请求内容优选选用中心设备已缓存内容中请求次数最低，且占用空间大于等于所述请求内容的已缓存内容。式③指中心设备的一级设备中包含所述中心设备中的要替换内容的情况，式④指中心设备的其他一级设备(非目的设备外的一级设备)中均不包含所述中心设备中要替换内容的情况。
步骤S207-S209用所述请求内容替换已缓存内容，从而可以进一步提高后续请求的接入网侧设备的命中率。
同理，为了进一步提高接入网侧设备后续请求的命中率，在所述步骤S105中目的设备确定为外部网络中至少一设备之后，所述方法还包括S210：
S210、中心设备根据待请求内容的标识更新所述中心设备预设的接入网未命中信息表，并将更新消息广播，所述更新消息包括所述待请求内容的标识，中心设备的一级设备接收到中心设备广播的更新消息后，根据所述更新消息中的待请求内容的标识更新预设的一级设备接入网未命中信息表；然后执行步骤S203-S209。
值得说明的是，在步骤S205中判断结果为大于时，所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
而此处涉及的所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述一级设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
此处，利用下式①计算请求内容收入，利用下式③或④计算请求内容成本。
步骤S207-S209中请求内容成本中的请求内容优选选用中心设备已缓存内容中请求次数最低，且占用空间大于等于所述请求内容的已缓存内容。式③指中心设备的一级设备中包含所述中心设备中的要替换内容的情况，式④指中心设备的其他一级设备(非目的设备外的一级设备)中均不包含所述中心设备中要替换内容的情况。
步骤S207-S209用所述请求内容替换已缓存内容，从而可以进一步提高后续请求的接入网侧设备的命中率。
再参照图3，图中省略步骤S201、S202、S211a。同理，为了进一步提高接入网侧设备后续请求的命中率，在所述步骤S105之后，所述方法还包括S211a，此处的步骤S105中确定中心设备的二级设备为目的设备，所述二级设备为一级设备将该一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备；
S211a、所述一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备根据所述待请求内容的标识更新预设的缓存内容信息表、一级缓存内容信息表、接入网未命中信息表以及一级设备接入网未命中信息表；然后执行步骤S203和S204；执行步骤S204后，执行步骤S211；
S211、在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为一级设备时，所述一级设备根据该一级设备当前已缓存的内容判断该一级设备的已占用空间是否小于等于第二预设阈值；
若小于等于，则执行步骤S212，否则，执行步骤S213；
S212，该一级设备缓存所述数据响应中的请求内容；
S213、若大于，所述一级设备根据该一级设备预设的缓存内容信息表、该一级设备和目的设备之间的链路速率、该一级设备预设的接入网未命中信息表以及该一级设备预设的一级设备接入网未命中信息表计算请求内容收入，根据该一级设备预设的缓存内容信息表、该一级设备和该一级设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该一级设备预设的缓存内容信息表、该一级设备和该一级设备的一级设备之间的链路速率以及该一级设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
S214、判断请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，则执行步骤S212，而此时的缓存所述数据响应中的请求内容体现为所述一级设备用所述请求内容替换该一级设备当前已缓存的内容；否则执行步骤S215；
S215、所述一级设备不缓存所述数据响应中的请求内容；
其中，所述一级设备预设的缓存内容信息表还包括：所述一级设备关于已缓存内容的请求次数以及该一级设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；一级设备预设的接入网未命中信息表包括：该一级设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；一级设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述一级设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
步骤S213中利用下式⑤计算请求内容收入，利用下式⑥或⑦计算请求内容成本。
步骤S211—S215中请求内容成本中的请求内容优选选用一级设备已缓存内容中请求次数最低，且占用空间大于等于所述请求内容的已缓存内容。式⑥指一级设备的一级设备中包含所述一级设备中的要替换内容的情况，式⑦指一级设备的其他一级设备(非目的设备外的一级设备)中均不包含所述一级设备中要替换内容的情况。
步骤S213、S214和S212用请求内容替换已缓存内容，从而可以进一步提高后续请求的接入网侧设备的命中率。
步骤S212之后，所述方法执行步骤S205-S210：
但是在步骤S205判断结果为大于时，所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
此处涉及的所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述一级设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
此处利用下式①或②计算请求内容收入，利用下式③或④计算请求内容成本。
此处涉及的步骤S205-S209中请求内容成本中的请求内容优选选用中心设备已缓存内容中请求次数最低，且占用空间大于等于所述请求内容的已缓存内容。式③指中心设备的一级设备中包含所述中心设备中的要替换内容的情况，式④指中心设备的其他一级设备(非目的设备外的一级设备)中均不包含所述中心设备中要替换内容的情况。
步骤S207-S209用所述请求内容替换已缓存内容，从而可以进一步提高后续请求的接入网侧设备的命中率。
步骤S201—S215根据途经设备已缓存内容的效用决策是否存储该内容，从而提高了缓存命中率。
上述步骤中中心设备通过下式计算请求内容收入：
其中，γi,CDN表示中心设备和核心网的外部网络之间的链路速率，γi,j表示中心设备i和途经设备之间的链路速率。为中心设备i的一级设备，和分别表示中心设备i关于请求内容cre的接入网未命中次数以及一级设备s关于请求内容cre的接入网未命中次数。
中心设备通过下式计算请求内容成本：
其中，表示按请求次数降序排列的中心设备i已缓存内容，满足表示不包含已缓存内容n'＝1,2,..,τ'为一级设
备集合。γi,s表示中心设备i和一级设备s之间的链路速率。γi,CDN表示中心设备i和核心网
侧的外部网络之间的链路速率。表示一级设备s关于中心设备i已缓存内容的请求
次数，表示中心设备i关于中心设备i已缓存内容的请求次数。
其中，所述途经设备为目的设备向终端发送所述数据响应时经过的中间节点，在目的设备为中心设备的一级设备或核心网侧的外部网络时，途经设备为中心设备，在目的设备为中心设备的二级设备时，途径设备为连接在所述中心设备和目的设备之间的一级设备。
上述步骤中途经设备通过下式计算请求内容收入：
其中，len(cre)表示请求内容cre的数据长度，γj,k表示途经设备j与目的设备k之间的链路速率，可以通过途经设备j与目的设备k之间的RTT测量获得。表示一级设备s，关于请求内容cre的接入网未命中次数。途经设备按照下式计算请求内容成本：
其中，表示按访问次数降序排序的途径设备j已缓存的内容，满
足表示不包含已缓存内容n＝1,2,..,τ基站的途
径设备j的一级协作基站集合。γj,s表示途径设备j和一级设备s之间的链路速率。γj,CDN表
示途径设备j和外部网络之间的链路速率。表示一级设备s关于已缓存内容的请求
次数，表示途经设备j关于已缓存内容的请求次数。
其中，途经设备为目的设备向终端发送所述数据响应时经过的中间节点，根据上述记载，此处的途经设备为连接在所述中心设备和目的设备之间的一级设备。
参照图4，本发明还提供一种移动接入网分布式内容缓存访问控制系统，包括：
内容请求接收单元101，中心设备接收终端发送的内容请求，所述内容请求包括待请求内容的标识；
第一标识查看单元102，查看预设的缓存内容信息表中是否有所述标识；
第二标识查看单元103，若没有，则查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识；
IP地址发送单元104，如果有，则将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端，以使所述终端与所述目的设备交互获取所述待请求内容；
其中，所述缓存内容信息表和一级缓存内容信息表包括：所述中心设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值。
进一步地，IP地址发送单元还包括：
确定一级缓存内容信息表所属的一级设备中与该终端的往返时延最小的一级设备确定为目的设备，将目的设备的IP地址发送所述终端。
由于本发明中的移动接入网分布式内容缓存访问控制系统和移动接入网分布式内容缓存访问控制方法是一一对应的，故在此不再详述该系统。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (9)
1.一种移动接入网分布式内容缓存访问控制方法，其特征在于，包括：
中心设备接收终端发送的内容请求，所述内容请求包括待请求内容的标识；
查看预设的缓存内容信息表中是否有所述标识；
若没有，则查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识；
如果有，则将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端，以使所述终端与所述目的设备交互获取所述待请求内容；
其中，所述缓存内容信息表包括：所述中心设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值；一级缓存内容信息表包括：所述中心设备的一级设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值；
将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端之后，所述方法还包括：
所述中心设备向所述一级设备发送命中消息，所述命中消息携带有所述待请求内容的URL的哈希值；
所述一级设备根据所述命中消息中的所述待请求内容的URL的哈希值更新该一级设备预设的缓存内容信息表；
所述一级设备预设的缓存内容信息表为该一级设备中的存储有已缓存内容URL的哈希值的表；
所述终端根据所述目的设备的IP地址，向该目的设备发送所述内容请求；
所述目的设备根据所述内容请求生成待向所述终端返回包括请求内容的数据响应；
在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为中心设备时，所述中心设备根据该中心设备当前已缓存的内容判断该中心设备的已占用空间是否小于等于第一预设阈值；
若小于等于，则中心设备缓存所述数据响应中的请求内容；
若大于，所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和所述一级缓存内容信息表所属的一级设备之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
判断所述请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，所述中心设备用所述数据响应中的请求内容替换所述中心设备当前已缓存的内容；
其中，所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端，包括：
确定一级缓存内容信息表所属的一级设备中与该终端的往返时延最小的一级设备确定为目的设备，将目的设备的IP地址发送所述终端。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识之后，所述方法还包括：
若一级缓存内容信息表中没有所述标识，则将所述内容请求进行广播；
一级设备接收所述中心设备广播的内容请求之后，查找预设的该一级设备的一级缓存内容信息表是否有所述标识；
若有，则一级设备将该一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端；
所述一级设备的一级缓存内容信息表为所述中心设备的二级设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值的表。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识之后，所述方法还包括：
若一级缓存内容信息表中没有所述标识，则向核心网侧的外部网络转发所述内容请求；
若所述中心设备接收到所述外部网络的至少一设备发送的包括所述标识的响应信息；
则将所述中心设备将所述外部网络中至少一设备、所述一级设备内的包括所述标识的一级缓存内容信息表所属的设备中达到所述终端的时延最小的设备确定为目的设备；
将所述目的设备的IP地址发送所述终端。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述中心设备将所述外部网络中至少一设备、所述一级设备内的包括所述标识的一级缓存内容信息表所属的设备中达到所述终端的时延最小的设备确定为目的设备，将所述目的设备的IP地址发送所述终端之后，所述方法还包括：
中心设备根据待请求内容的标识更新所述中心设备预设的接入网未命中信息表，并将更新消息广播，所述更新消息包括所述待请求内容的标识；
中心设备的一级设备接收中心设备广播的更新消息后，根据所述更新消息中的待请求内容的标识更新预设的一级设备接入网未命中信息表；
所述终端根据所述目的设备的IP地址，向所述目的设备发送所述内容请求；
所述目的设备根据所述内容请求生成待向所述终端返回包括请求内容的数据响应；
在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为中心设备时，所述中心设备根据该中心设备当前已缓存的内容判断该中心设备的已占用空间是否小于等于第一预设阈值；
若小于等于，该中心设备缓存所述数据响应中的请求内容；
若大于，所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
判断所述请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，所述中心设备用所述数据响应中的请求内容替换所述中心设备当前已缓存的内容；
其中，所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述一级设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，一级设备将该一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端之后，所述方法还包括：
所述一级设备内的一级缓存内容信息表所属的设备根据所述待请求内容的标识更新预设的缓存内容信息表、一级缓存内容信息表、接入网未命中信息表以及一级设备接入网未命中信息表；
所述终端根据所述目的设备的IP地址，向所述目的设备发送所述内容请求；
所述目的设备根据所述内容请求生成待向所述终端返回包括请求内容的数据响应；
在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为一级设备时，所述一级设备根据该一级设备当前已缓存的内容判断该一级设备的已占用空间是否小于等于第二预设阈值；
若小于等于，该一级设备缓存所述数据响应中的请求内容；
若大于，所述一级设备根据该一级设备预设的缓存内容信息表、该一级设备和目的设备之间的链路速率、该一级设备预设的接入网未命中信息表以及该一级设备预设的一级设备接入网未命中信息表计算请求内容收入，根据该一级设备预设的缓存内容信息表、该一级设备和该一级设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该一级设备预设的缓存内容信息表、该一级设备和该一级设备的一级设备之间的链路速率以及该一级设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
判断请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，该一级设备用所述数据响应中的请求内容替换该一级设备当前已缓存的内容；
其中，所述一级设备预设的缓存内容信息表还包括：所述一级设备关于已缓存内容的请求次数以及该一级设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；一级设备预设的接入网未命中信息表包括：该一级设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；一级设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述一级设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该一级设备缓存所述数据响应中的请求内容或该一级设备用所述数据响应中的请求内容替换该一级设备当前已缓存的内容之后，所述方法还包括：
在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为中心设备时，所述中心设备根据该中心设备当前已缓存的内容判断该中心设备的已占用空间是否小于等于第一预设阈值；
若小于等于，该中心设备缓存所述数据响应中的请求内容；
若大于，所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
判断所述请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，所述中心设备用所述数据响应中的请求内容替换所述中心设备当前已缓存的内容；
其中，所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述一级设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
8.一种移动接入网分布式内容缓存访问控制系统，其特征在于，包括：
内容请求接收单元，中心设备接收终端发送的内容请求，所述内容请求包括待请求内容的标识；
第一标识查看单元，查看预设的缓存内容信息表中是否有所述标识；
第二标识查看单元，若没有，则查看预设的一级缓存内容信息表中是否有所述标识；
IP地址发送单元，如果有，则将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端，以使所述终端与所述目的设备交互获取所述待请求内容；
其中，所述缓存内容信息表和一级缓存内容信息表包括：所述中心设备中的缓存有已缓存内容URL的哈希值；
将一级缓存内容信息表所属的一级设备确定为目的设备，并将目的设备的IP地址发送所述终端之后，所述中心设备向所述一级设备发送命中消息，所述命中消息携带有所述待请求内容的URL的哈希值；
所述一级设备根据所述命中消息中的所述待请求内容的URL的哈希值更新该一级设备预设的缓存内容信息表；
所述一级设备预设的缓存内容信息表为该一级设备中的存储有已缓存内容URL的哈希值的表；
所述终端根据所述目的设备的IP地址，向该目的设备发送所述内容请求；
所述目的设备根据所述内容请求生成待向所述终端返回包括请求内容的数据响应；
在所述目的设备发送的所述数据响应经过中间节点，且中间节点为中心设备时，所述中心设备根据该中心设备当前已缓存的内容判断该中心设备的已占用空间是否小于等于第一预设阈值；
若小于等于，则中心设备缓存所述数据响应中的请求内容；
若大于，所述中心设备根据预设的缓存内容信息表、该中心设备和所述一级缓存内容信息表所属的一级设备之间的链路速率、该中心设备预设的接入网未命中信息表和预设的一级设备接入网未命中信息表计算该中心设备的请求内容收入，根据该中心设备预设的缓存内容信息表以及该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率计算请求内容成本，或根据该中心设备中预设的缓存内容信息表、该中心设备和该中心设备的一级设备之间的链路速率以及所述中心设备和核心网侧的外部网络之间的链路速率计算请求内容成本；
判断所述请求内容收入是否大于请求内容成本；
若大于，所述中心设备用所述数据响应中的请求内容替换所述中心设备当前已缓存的内容；
其中，所述中心设备预设的缓存内容信息表中还包括：该中心设备关于已缓存内容的请求次数以及该中心设备的一级设备关于已缓存内容的请求次数；所述中心设备预设的接入网未命中信息表包括：所述中心设备的接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数；所述中心设备预设的一级设备接入网未命中信息表包括：所述中心设备的一级设备接入网未命中请求内容标识以及未命中请求内容的接入网未命中次数。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，IP地址发送单元还包括：
确定一级缓存内容信息表所属的一级设备中与该终端的往返时延最小的一级设备确定为目的设备，将目的设备的IP地址发送所述终端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190621 Termination date: 20201019 |