CN109889578B - 一种云—边协同处理的传输方法及系统 - Google Patents

一种云—边协同处理的传输方法及系统 Download PDF

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CN109889578B CN201910063409.0A CN201910063409A CN109889578B CN 109889578 B CN109889578 B CN 109889578B CN 201910063409 A CN201910063409 A CN 201910063409A CN 109889578 B CN109889578 B CN 109889578B
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Abstract

本发明公开了一种云—边协同处理的传输方法及系统，方法包括如下步骤：S1.ECRAP响应终端节点的数据请求，确定所述终端节点的请求数据内容，并根据各所述终端节点的请求数据内容对终端节点进行分组；S2.ECRAP根据本地的缓存数据内容将所述请求数据内容划分为已缓存数据和未缓存数据；S3.ECRAP向所述终端节点传输所述已缓存数据，同时，向服务端申请加载所述未缓存数据，并在所述未缓存数据加载至本地后再传输给所述终端节点。具有可充分复用边缘缓存使能射频接入节点的缓存与信号处理能力，能有效降低前传链路开销和数据传输时延等优点。

Description

一种云—边协同处理的传输方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种云—边协同处理的传输方法及系统。
背景技术
受超高清视频传输，智能交通以及物联网等新兴通信场景的驱动，高速率数据传输和低时延成为未来通信网络的两大重要的性能指标。C-RAN(Cloud-Radio AccessNetwork，云无线接入网)集中式云端处理能力以及灵活的计算功耗和存储能为功率受限的用户提供高速率的数据传输。但是，对于一些要求低时延的应用场景，C-RAN不能提供令人满意的解决方案。在网络边缘节点预先缓存一些流行度高的内容成为了有效降低传输时延的强有力解决方案。通过将网络云端的计算能力和缓存能力迁移到网络边缘，使网络边缘节点具有数据存储及信号处理能力，称为边缘缓存使能射频接入节点(ECRAP：Edge Cache-enabled Radio Access Point)。
对具有边缘缓存使能射频接入节点的通信网络而言，目前的研究主要集中在两个方面：一个是预缓存方面，考虑缓存内容的分布机制；另一个是传输方面，旨在同时传输缓存和未缓存的内容以降低前传链路的开销。然而，缓存内容到网络边缘的最大驱动力是同时降低前传链路的开销以及传输时延。5G移动通信的大部分应用场景要求端到端的传输时延小于100ms，某些场景如AR(Augmented Reality，增强现实)和车联网甚至要求时延小于10ms。因此，怎样利用边缘缓存使能射频接入节点的缓存功能来降低传输时延是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可充分复用边缘缓存使能射频接入节点的缓存与信号处理能力，能有效降低前传链路开销和数据传输时延的云—边协同处理的传输方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种云—边协同处理的传输方法，包括如下步骤：
S1.ECRAP响应与之连接的各终端节点的数据请求，确定各所述终端节点的请求数据内容，并根据各所述终端节点的请求数据内容对终端节点进行分组；
S2.所述ECRAP判断所述请求数据内容是否已缓存在本地，并将所述请求数据内容划分为已缓存数据和未缓存数据；
S3.所述ECRAP将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点，并从服务端加载所述未缓存数据，在加载后传输给提出请求的所述终端节点。
进一步地，在步骤S3中具体包括：所述ECRAP判断所述未缓存数据是否为空，判断所述已缓存数据是否为空；当所述未缓存数据为空时，直接将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点；当所述已缓存数据为空时，向服务端加载所述未缓存数据，并将从服务端加载得到的未缓存数据传输给提出请求的所述终端节点；当所述未缓存数据和所述已缓存数据均不为空时，将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点，同时从服务端加载所述未缓存数据，并在加载后传输给提出请求的所述终端节点。
进一步地，在步骤S3中所述未缓存数据和所述已缓存数据均不为空时，当所述ECRAP从服务端加载完所述未缓存数据，所述已缓存数据还没有全部传输给所述终端节点时，将所述未缓存数据和剩余的所述已缓存数据通过协同传输方式传输给提出请求的所述终端节点。
进一步地，所述未缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000021
所述已缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000022
所述未缓存数据和剩余的所述已缓存数据均不为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000023
式(1.1)、式(1.2)和式(1.3)中，g为与所述ECRAP连接的属于同一分组的所述终端节点所组成的集合的组号，
Figure BDA0001954896530000031
为所述组号的集合，S为单个所述终端节点的请求数据内容的大小，τ为所述ECRAP向服务端请求数据产生的时延，rg,1为所述ECRAP向组号g中的终端节点发送已缓存数据的传输速率，rg,2为所述ECRAP向组号g中的终端节点发送加载的未缓存数据及未发送完的已缓存数据的传输速率，Rk,1为仅发送已缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，Rk,2为同时发送未缓存数据和已缓存数据时，或仅发送未缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，k为所述终端节点的编号，
Figure BDA0001954896530000032
为ECRAP的总个数，wg,i为仅发送已缓存数据时编号为i的ECRAP用于服务
Figure BDA0001954896530000033
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000034
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure BDA0001954896530000035
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000036
为组号为g的终端节点的集合，
Figure BDA0001954896530000037
为fg所代表的数据内容是否缓存在编号为i的ECRAP中的标识，是则
Figure BDA00019548965300000324
否则
Figure BDA00019548965300000325
fg为第g个子集合
Figure BDA00019548965300000310
的终端节点所请求的数据内容索引号，Pi为编号为i的ECRAP的功率，i为所述ECRAP的编号，
Figure BDA00019548965300000311
为ECRAP的集合，即共有KR个ECRAP，Tr()为求矩阵的迹，Ωi为编号为i的ECRAP的噪声协方差，
Figure BDA00019548965300000312
为编号为i的ECRAP的前传链路速率，
Figure BDA00019548965300000313
为ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量的集合，
Figure BDA00019548965300000314
为所有噪声方差的集合，Ci为编号为i的ECRAP与服务端之间前向链路的归一化容量。
进一步地，Rk,1由式Rk,1＝ln(1+γk,1)确定，Rk,2由式Rk,2＝ln(1+γk,2)确定，式中，γk,1为未缓存数据为空时，终端节点k的信噪比，γk,2未缓存数据与已缓存数据均不为空时，终端节点k的信噪比，其余各参数的定义与式(1.3)中的定义相同。
进一步地，γk,1由式
Figure BDA00019548965300000315
确定，γk,2由式
Figure BDA00019548965300000316
确定，式中，
Figure BDA00019548965300000317
其中，
Figure BDA00019548965300000318
为终端节点k到编号为i的ECRAP的信道系数，
Figure BDA00019548965300000319
为终端节点k的噪声方差，
Figure BDA00019548965300000320
gk为用户k所在用户分组的组号，
Figure BDA00019548965300000321
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure BDA00019548965300000322
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA00019548965300000323
其中ug,i为编号为i的ECRAP用于发送已缓存文件fg时使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000041
其中vg,i为编号为i的ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000042
为
Figure BDA0001954896530000043
中的子向量，根据
Figure BDA0001954896530000044
的关系，
Figure BDA0001954896530000045
或者
Figure BDA0001954896530000046
其余各参数的定义与式(1.3)中的定义相同。
进一步地，在步骤S1之前，还包括步骤S0：所述ECRAP预先估计终端节点对数据的需求，预先从服务端加载数据并缓存在本地。
一种云—边协同处理的传输系统，包括服务端、ECRAP和终端节点；
服务端与所述ECRAP网络连接；ECRAP与所述终端节点网络连接；
所述ECRAP用于响应与之连接的各终端节点的数据请求，确定各所述终端节点的请求数据内容，并根据各所述终端节点的请求数据内容对终端节点进行分组；判断所述请求数据内容是否已缓存在本地，将所述请求数据内容划分为已缓存数据和未缓存数据；将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点，并从服务端加载所述未缓存数据，在加载后传输给提出请求的所述终端节点。
进一步地，所述ECRAP还具体用于：判断所述未缓存数据是否为空，判断所述已缓存数据是否为空；当所述未缓存数据为空时，直接将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点；当所述已缓存数据为空时，向服务端加载所述未缓存数据，并将从服务端加载得到的未缓存数据传输给提出请求的所述终端节点；当所述未缓存数据和所述已缓存数据均不为空时，将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点，同时从服务端加载所述未缓存数据，并在加载后传输给提出请求的所述终端节点。
进一步地，所述ECRAP还具体用于：在所述未缓存数据和所述已缓存数据均不为空时，当所述ECRAP从服务端加载完所述未缓存数据，所述已缓存数据还没有全部传输给所述终端节点时，将所述未缓存数据和剩余的所述已缓存数据通过协同传输方式传输给提出请求的所述终端节点。
进一步地，所述未缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000047
所述已缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000051
所述未缓存数据和剩余的所述已缓存数据均不为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000052
式(2.1)、式(2.2)和式(2.3)中，g为与所述ECRAP连接的属于同一分组的所述终端节点所组成的集合的组号，
Figure BDA0001954896530000053
为所述组号的集合，S为单个所述终端节点的请求数据内容的大小，τ为所述ECRAP向服务端请求数据产生的时延，rg,1为所述ECRAP向组号g中的终端节点发送已缓存数据的传输速率，rg,2为所述ECRAP向组号g中的终端节点发送加载的未缓存数据及未发送完的已缓存数据的传输速率，Rk,1为仅发送已缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，Rk,2为同时发送未缓存数据和已缓存数据时，或仅发送未缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，k为所述终端节点的编号，
Figure BDA0001954896530000054
为ECRAP的总个数，wg,i为仅发送已缓存数据时编号为i的ECRAP用于服务
Figure BDA0001954896530000055
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000056
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure BDA0001954896530000057
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000058
为组号为g的终端节点的集合，
Figure BDA0001954896530000059
为fg所代表的数据内容是否缓存在编号为i的ECRAP中的标识，是则
Figure BDA00019548965300000510
否则
Figure BDA00019548965300000511
fg为第g个子集合
Figure BDA00019548965300000512
的终端节点所请求的数据内容索引号，Pi为编号为i的ECRAP的功率，i为所述ECRAP的编号，
Figure BDA00019548965300000513
为ECRAP的集合，即共有KR个ECRAP，Tr()为求矩阵的迹，Ωi为编号为i的ECRAP的噪声协方差，
Figure BDA00019548965300000514
为编号为i的ECRAP的前传链路速率，
Figure BDA0001954896530000061
为ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量的集合，
Figure BDA0001954896530000062
为所有噪声方差的集合，Ci为编号为i的ECRAP与服务端之间前向链路的归一化容量。
进一步地，Rk,1由式Rk,1＝ln(1+γk,1)确定，Rk,2由式Rk,2＝ln(1+γk,2)确定，式中，γk,1为未缓存数据为空时，终端节点k的信噪比，γk,2未缓存数据与已缓存数据均不为空时，终端节点k的信噪比，其余各参数的定义与式(2.3)中的定义相同。
进一步地，γk,1由式
Figure BDA0001954896530000063
确定，γk,2由式
Figure BDA0001954896530000064
确定，式中，
Figure BDA0001954896530000065
其中，
Figure BDA0001954896530000066
为终端节点k到编号为i的ECRAP的信道系数，
Figure BDA0001954896530000067
为终端节点k的噪声方差，
Figure BDA0001954896530000068
gk为用户k所在用户分组的组号，
Figure BDA0001954896530000069
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure BDA00019548965300000610
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA00019548965300000611
其中ug,i为编号为i的ECRAP用于发送已缓存文件fg时使用的波束成形矢量，
Figure BDA00019548965300000612
其中vg,i为编号为i的ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量，
Figure BDA00019548965300000613
为
Figure BDA00019548965300000614
中的子向量，根据
Figure BDA00019548965300000615
的关系，
Figure BDA00019548965300000616
或者
Figure BDA00019548965300000617
其余各参数的定义与式(2.3)中的定义相同。
进一步地，所述ECRAP还用于：预先估计终端节点对数据的需求，预先从服务端加载数据并缓存在本地。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的ECRAP在接到终端节点的数据请求时，先判断终端节点所请求的数据是否已缓存在本地，将所请求的数据划分为已缓存数据和未缓存数据，在向终端节点发送已缓存数据的同时，向服务端申请加载未缓存数据，从而降低了终端节点获取数据的时延。
2、本发明的ECRAP在向服务端申请加载未缓存数据后，如果已缓存数据仍然没有传输完成，则将剩余的已缓存数据和加载的未缓存数据采用协同传输方式进行传输，可以达到进一步降低延时的效果。
3、本发明的ECRAP预先判断终端节点对数据的需求，预先从服务端加载数据并缓存，可以使得ECRAP能够更及时的响应终端节点的数据请求，降低了ECRAP需要临时从服务端加载数据的数据量，降低了ECRAP需要根据数据请求从服务端获取数据并传输给终端节点所需要的时间，以及对前传链路容量的需求。
附图说明
图1为本发明具体实施例的流程示意图一。
图2为本发明具体实施例的流程示意图二。
图3为本发明具体实施例网络状态示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的云—边协同处理的传输方法，包括如下步骤：S1.ECRAP响应与之连接的各终端节点的数据请求，确定各终端节点的请求数据内容，并根据各终端节点的请求数据内容对终端节点进行分组；S2.ECRAP判断请求数据内容是否已缓存在本地，并将请求数据内容划分为已缓存数据和未缓存数据；S3.ECRAP将已缓存数据传输给提出请求的终端节点，并从服务端加载未缓存数据，在加载后传输给提出请求的终端节点。
进一步地，优选在步骤S3中具体包括：ECRAP判断未缓存数据是否为空，判断已缓存数据是否为空；当未缓存数据为空时，直接将已缓存数据传输给提出请求的终端节点；当已缓存数据为空时，向服务端加载未缓存数据，并将从服务端加载得到的未缓存数据传输给提出请求的终端节点；当未缓存数据和已缓存数据均不为空时，将已缓存数据传输给提出请求的终端节点，同时从服务端加载未缓存数据，并在加载后传输给提出请求的终端节点。在步骤S3中未缓存数据和已缓存数据均不为空时，当ECRAP从服务端加载完未缓存数据，已缓存数据还没有全部传输给终端节点时，将未缓存数据和剩余的已缓存数据通过协同传输方式传输给提出请求的终端节点。
进一步地，优选未缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000071
已缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000081
未缓存数据和剩余的已缓存数据均不为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000082
式(1.1)、式(1.2)和式(1.3)中，g为与ECRAP连接的属于同一分组的终端节点所组成的集合的组号，
Figure BDA0001954896530000083
为组号的集合，S为单个终端节点的请求数据内容的大小，τ为ECRAP向服务端请求数据产生的时延，rg,1为ECRAP向组号g中的终端节点发送已缓存数据的传输速率，rg,2为ECRAP向组号g中的终端节点发送加载的未缓存数据及未发送完的已缓存数据的传输速率，Rk,1为仅发送已缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，Rk,2为同时发送未缓存数据和已缓存数据时，或仅发送未缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，k为终端节点的编号，
Figure BDA0001954896530000084
为ECRAP的总个数，wg,i为仅发送已缓存数据时编号为i的ECRAP用于服务
Figure BDA0001954896530000085
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000086
为组号为g的终端节点的集合，
Figure BDA0001954896530000087
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure BDA0001954896530000088
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000089
为fg所代表的数据内容是否缓存在编号为i的ECRAP中的标识，是则
Figure BDA00019548965300000810
否则
Figure BDA00019548965300000811
fg为第g个子集合
Figure BDA00019548965300000812
的终端节点所请求的数据内容索引号，Pi为编号为i的ECRAP的功率，i为ECRAP的编号，
Figure BDA00019548965300000813
为ECRAP的集合，即共有KR个ECRAP，Tr()为求矩阵的迹，Ωi为编号为i的ECRAP的噪声协方差，
Figure BDA00019548965300000814
为编号为i的ECRAP的前传链路速率，
Figure BDA00019548965300000815
为ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量的集合，
Figure BDA00019548965300000816
为所有噪声方差的集合，Ci为编号为i的ECRAP与服务端之间前向链路的归一化容量。
进一步地，优选Rk,1由式Rk,1＝ln(1+γk,1)确定，Rk,2由式Rk,2＝ln(1+γk,2)确定，式中，γk,1为未缓存数据为空时，终端节点k的信噪比，γk,2未缓存数据与已缓存数据均不为空时，终端节点k的信噪比，其余各参数的定义与式(1.3)中的定义相同。
进一步地，优选
Figure BDA0001954896530000091
由式
Figure BDA0001954896530000092
确定，
Figure BDA0001954896530000093
ln(·)表示自然对数运算，|·|表示行列式运算，
Figure BDA0001954896530000094
为ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量vg,i的集合，
Figure BDA0001954896530000095
为所有噪声方差的集合，其余各参数的定义与式(1.3)中的定义相同。
进一步地，优选γk,1由式
Figure BDA0001954896530000096
确定，γk,2由式
Figure BDA0001954896530000097
确定，式中，
Figure BDA0001954896530000098
其中，
Figure BDA0001954896530000099
为终端节点k到编号为i的ECRAP的信道系数，
Figure BDA00019548965300000920
为终端节点k的噪声方差，
Figure BDA00019548965300000910
gk为用户k所在用户分组的组号，
Figure BDA00019548965300000911
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure BDA00019548965300000912
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA00019548965300000913
其中ug,i为编号为i的ECRAP用于发送已缓存文件fg时使用的波束成形矢量，
Figure BDA00019548965300000914
其中vg,i为编号为i的ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量，
Figure BDA00019548965300000915
为
Figure BDA00019548965300000916
中的子向量，根据
Figure BDA00019548965300000917
的关系，
Figure BDA00019548965300000918
或者
Figure BDA00019548965300000919
其余各参数的定义与式(1.3)中的定义相同。
进一步地优选，在步骤S1之前，还包括步骤S0：ECRAP预先估计终端节点对数据的需求，预先从服务端加载数据并缓存在本地。通过预告从服务端加载数据并缓存在本地，可以提高ECRAP对终端节点数据请求的响应速度，进一步缩短时延。
本实施例的云—边协同处理的传输系统，包括服务端、ECRAP和终端节点；服务端与ECRAP网络连接；ECRAP与终端节点网络连接；ECRAP用于响应与之连接的各终端节点的数据请求，确定各终端节点的请求数据内容，并根据各终端节点的请求数据内容对终端节点进行分组；判断请求数据内容是否已缓存在本地，将请求数据内容划分为已缓存数据和未缓存数据；将已缓存数据传输给提出请求的终端节点，并从服务端加载未缓存数据，在加载后传输给提出请求的终端节点。
进一步地优选，ECRAP还具体用于：判断未缓存数据是否为空，判断已缓存数据是否为空；当未缓存数据为空时，直接将已缓存数据传输给提出请求的终端节点；当已缓存数据为空时，向服务端加载未缓存数据，并将从服务端加载得到的未缓存数据传输给提出请求的终端节点；当未缓存数据和已缓存数据均不为空时，将已缓存数据传输给提出请求的终端节点，同时从服务端加载未缓存数据，并在加载后传输给提出请求的终端节点。
进一步地优选，ECRAP还具体用于：在未缓存数据和已缓存数据均不为空时，当ECRAP从服务端加载完未缓存数据，已缓存数据还没有全部传输给终端节点时，将未缓存数据和剩余的已缓存数据通过协同传输方式传输给提出请求的终端节点。
在本实施例中，未缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000101
已缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000102
未缓存数据和剩余的已缓存数据均不为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure BDA0001954896530000103
式(2.1)、式(2.2)和式(2.3)中，g为与ECRAP连接的属于同一分组的终端节点所组成的集合的组号，
Figure BDA0001954896530000111
为组号的集合，S为单个终端节点的请求数据内容的大小，τ为ECRAP向服务端请求数据产生的时延，rg,1为ECRAP向组号g中的终端节点发送已缓存数据的传输速率，rg,2为ECRAP向组号g中的终端节点发送加载的未缓存数据及未发送完的已缓存数据的传输速率，Rk,1为仅发送已缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，Rk,2为同时发送未缓存数据和已缓存数据时，或仅发送未缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，k为终端节点的编号，
Figure BDA0001954896530000112
为ECRAP的总个数，wg,i为仅发送已缓存数据时编号为i的ECRAP用于服务
Figure BDA0001954896530000113
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000114
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure BDA0001954896530000115
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000116
为组号为g的终端节点的集合，
Figure BDA0001954896530000117
为fg所代表的数据内容是否缓存在编号为i的ECRAP中的标识，是则
Figure BDA0001954896530000118
否则
Figure BDA0001954896530000119
fg为第g个子集合
Figure BDA00019548965300001110
的终端节点所请求的数据内容索引号，Pi为编号为i的ECRAP的功率，i为ECRAP的编号，
Figure BDA00019548965300001111
为ECRAP的集合，即共有KR个ECRAP，Tr()为求矩阵的迹，Ωi为编号为i的ECRAP的噪声协方差，
Figure BDA00019548965300001112
为编号为i的ECRAP的前传链路速率，
Figure BDA00019548965300001113
为ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量的集合，
Figure BDA00019548965300001114
为所有噪声方差的集合，Ci为编号为i的ECRAP与服务端之间前向链路的归一化容量。
其中，Rk,1由式Rk,1＝ln(1+γk,1)确定，Rk,2由式Rk,2＝ln(1+γk,2)确定，式中，γk,1为未缓存数据为空时，终端节点k的信噪比，γk,2未缓存数据与已缓存数据均不为空时，终端节点k的信噪比，其余各参数的定义与式(2.3)中的定义相同。
其中，优选
Figure BDA00019548965300001115
由式
Figure BDA00019548965300001116
确定，
Figure BDA00019548965300001117
ln(·)表示自然对数运算，|·|表示行列式运算，
Figure BDA00019548965300001118
为ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量vg,i的集合，
Figure BDA00019548965300001125
为所有噪声方差的集合，其余各参数的定义与式(2.3)中的定义相同。
其中，γk,1由式
Figure BDA00019548965300001119
确定，γk,2由式
Figure BDA00019548965300001120
确定，式中，
Figure BDA00019548965300001121
其中，
Figure BDA00019548965300001122
为终端节点k到编号为i的ECRAP的信道系数，
Figure BDA00019548965300001123
为终端节点k的噪声方差，
Figure BDA00019548965300001124
gk为用户k所在用户分组的组号，
Figure BDA0001954896530000121
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure BDA0001954896530000122
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000123
其中ug,i为编号为i的ECRAP用于发送已缓存文件fg时使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000124
其中vg,i为编号为i的ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量，
Figure BDA0001954896530000125
为
Figure BDA0001954896530000126
中的子向量，根据
Figure BDA00019548965300001219
的关系，
Figure BDA0001954896530000128
或者
Figure BDA0001954896530000129
其余各参数的定义与式(2.3)中的定义相同。
在本实施例中，进一步地优选，ECRAP还用于：预先估计终端节点对数据的需求，预先从服务端加载数据并缓存在本地。
在本实施例中，结合图3所示的系统，对申请的技术方案进一步加以说明。具体地，服务端如图3中的K1所示，在具体在物理设备上，服务端可以是网络云端。服务端通过光纤或无线链路连接有多个ECRAP，服务端与ECRAP之间的链路称为前传链路。ECRAP标注为
Figure BDA00019548965300001210
为ECRAP的序号集合，即共有
Figure BDA00019548965300001211
个ECRAP与服务端连接。ECRAP具有数据缓存和信号处理能力，每个ECRAP均与一个或多个终端节点(即用户终端)，终端节点通过ECRAP与服务端通信。
ECRAP预先根据与之连接的终端节点的行为、历史申请数据内容的时延敏感度要求，流行度分布特性，以及前传链路容量等因素，ECRAP在满足本地缓存容量限制的条件下，从服务端预先加载并缓存部分数据内容。
当有终端节点需要请求数据时，终端节点向ECRAP发出数据请求，通过ECRAP获取数据。ECRAP接收与其连接的各终端节点的数据请求，并从服务端加载相应的数据，分发传输给对应的终端节点。设标注为i的ECRAP所收到的终端节点的数据请求的合集为
Figure BDA00019548965300001212
ECRAP根据本地所缓存的数据情况，将终端节点所请求的数据划分为已缓存数据
Figure BDA00019548965300001213
(即为
Figure BDA00019548965300001214
的文件构成的集合)和未缓存数据
Figure BDA00019548965300001215
(即为
Figure BDA00019548965300001216
的文件构成的集合)，已缓存数据表示终端节点所请求的数据已缓存在ECRAP的本地缓存中，ECRAP可以直接将数据提供给终端节点；而未缓存数据表示终端节点所请求的数据没有缓存在ECRAP的本地缓存中，需要先从服务端加载相应的数据，然后再传输给终端节点。
针对终端节点的数据请求，有如下三种情形：一是ECRAP已缓存了终端节点数据请求的全部请求数据内容，即
Figure BDA00019548965300001217
未缓存数据为空；即ECRAP完全不需要从服务端加载数据，可直接将缓存的数据发送给终端节点，满足终端节点对数据的需求，此时，极大了缩短了终端节点从发出数据请求到获得所请求数据的时延。二是ECRAP完全没有缓存终端节点数据请求的请求数据内容，即
Figure BDA00019548965300001218
已缓存数据为空，即终端节点的全部靖求内容均需要ECRAP从服务端下载，再传输给终端节点。三是ECRAP已缓存了部分请求数据内容，即
Figure BDA0001954896530000131
已缓存数据和未缓存数据均不为空，此时，对于已缓存数据，ECRAP可以直接将数据传输给终端节点，在传输已缓存数据的同时，ECRAP同时还向服务端请求加载未缓存数据，两者同步进行，从而节省了时间，对于终端节点，发起数据请求后就可以立即接收到所请求的数据，大大的降低的数据延时。当然，在具体的工程应用中，如何判断ECRAP是否缓存了数据，ECRAP是否需要向服务端申请加载数据的方式有多种，可以根据需要来确定，如图2所示的流程，同样可以实现本申请的技术方案。
在本实施例中，对于ECRAP缓存了部分请求数据内容的情形，ECRAP向服务端请求加载未缓存数据，在未缓存数据加载完成后，存在两种情形，一是已缓存数据已发传输完成，此时，ECRAP只需要将从服务端加载的未缓存数据传输给终端节点即可；二是已缓存数据还没有传输完成，此时，ECRAP需要将从服务端加载的未缓存数据和剩余的已缓存数据传输给终端节点。在本实施例中，优选通过上式所示的公式来表征ECRAP的数据传输方式，通过上述公示来指导ECRAP的数据传输，从而进一步缩短延时。
在本实施例中，根据未缓存数据和已缓存数据的情况，相应的选择式(1.1)、式(1.2)和式(1.3)所定义的数据传输方法，由ECRAP将数据传输给提出数据请求的终端节点，从而可以实现时延最小的效果，提高ECRAP对终端节点的响应速度。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种云—边协同处理的传输方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.ECRAP响应与之连接的各终端节点的数据请求，确定各所述终端节点的请求数据内容，并根据各所述终端节点的请求数据内容对终端节点进行分组；ECRAP为边缘缓存使能射频接入节点；
S2.所述ECRAP判断所述请求数据内容是否已缓存在本地，并将所述请求数据内容划分为已缓存数据和未缓存数据；
S3.所述ECRAP将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点，并从服务端加载所述未缓存数据，在加载后传输给提出请求的所述终端节点；
在步骤S3中具体包括：所述ECRAP判断所述未缓存数据是否为空，判断所述已缓存数据是否为空；当所述未缓存数据为空时，直接将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点；当所述已缓存数据为空时，向服务端加载所述未缓存数据，并将从服务端加载得到的未缓存数据传输给提出请求的所述终端节点；当所述未缓存数据和所述已缓存数据均不为空时，将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点，同时从服务端加载所述未缓存数据，并在加载后传输给提出请求的所述终端节点；
所述未缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure FDA0002707781290000011
所述已缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure FDA0002707781290000012
所述未缓存数据和剩余的所述已缓存数据均不为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure FDA0002707781290000021
式(1.1)、式(1.2)和式(1.3)中，g为与所述ECRAP连接的属于同一分组的所述终端节点所组成的集合的组号，
Figure FDA0002707781290000022
为所述组号的集合，S为单个所述终端节点的请求数据内容的大小，τ为所述ECRAP向服务端请求数据产生的时延，rg,1为所述ECRAP向组号g中的终端节点发送已缓存数据的传输速率，rg,2为所述ECRAP向组号g中的终端节点发送加载的未缓存数据及未发送完的已缓存数据的传输速率，Rk,1为仅发送已缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，Rk,2为同时发送未缓存数据和已缓存数据时，或仅发送未缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，k为所述终端节点的编号，
Figure FDA0002707781290000023
为ECRAP的总个数，wg,i为仅发送已缓存数据时编号为i的ECRAP用于服务
Figure FDA0002707781290000024
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure FDA0002707781290000025
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure FDA0002707781290000026
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure FDA0002707781290000027
为组号为g的终端节点的集合，
Figure FDA0002707781290000028
为fg所代表的数据内容是否缓存在编号为i的ECRAP中的标识，是则
Figure FDA0002707781290000029
否则
Figure FDA00027077812900000210
fg为第g个子集合
Figure FDA00027077812900000211
的终端节点所请求的数据内容索引号，Pi为编号为i的ECRAP的功率，i为所述ECRAP的编号，
Figure FDA00027077812900000212
为ECRAP的集合，即共有KR个ECRAP，Tr()为求矩阵的迹，Ωi为编号为i的ECRAP的噪声协方差，
Figure FDA00027077812900000213
为编号为i的ECRAP的前传链路速率，
Figure FDA00027077812900000214
为ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量的集合，O为所有噪声方差的集合，Ci为编号为i的ECRAP与服务端之间前向链路的归一化容量。。
2.根据权利要求1所述的云—边协同处理的传输方法，其特征在于：在步骤S3中所述未缓存数据和所述已缓存数据均不为空时，当所述ECRAP从服务端加载完所述未缓存数据，所述已缓存数据还没有全部传输给所述终端节点时，将所述未缓存数据和剩余的所述已缓存数据通过协同传输方式传输给提出请求的所述终端节点。
3.根据权利要求1或2所述的云—边协同处理的传输方法，其特征在于：在步骤S1之前，还包括步骤S0：所述ECRAP预先估计终端节点对数据的需求，预先从服务端加载数据并缓存在本地。
4.一种云—边协同处理的传输系统，其特征在于：包括服务端、ECRAP和终端节点；
服务端与所述ECRAP网络连接；ECRAP与所述终端节点网络连接；ECRAP为边缘缓存使能射频接入节点；
所述ECRAP用于响应与之连接的各终端节点的数据请求，确定各所述终端节点的请求数据内容，并根据各所述终端节点的请求数据内容对终端节点进行分组；判断所述请求数据内容是否已缓存在本地，将所述请求数据内容划分为已缓存数据和未缓存数据；将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点，并从服务端加载所述未缓存数据，在加载后传输给提出请求的所述终端节点；
所述ECRAP还具体用于：判断所述未缓存数据是否为空，判断所述已缓存数据是否为空；当所述未缓存数据为空时，直接将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点；当所述已缓存数据为空时，向服务端加载所述未缓存数据，并将从服务端加载得到的未缓存数据传输给提出请求的所述终端节点；当所述未缓存数据和所述已缓存数据均不为空时，将所述已缓存数据传输给提出请求的所述终端节点，同时从服务端加载所述未缓存数据，并在加载后传输给提出请求的所述终端节点；
所述未缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure FDA0002707781290000031
所述已缓存数据为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure FDA0002707781290000032
所述未缓存数据和剩余的所述已缓存数据均不为空时，通过如下式所定义的方式进行数据传输：
Figure FDA0002707781290000041
式(2.1)、式(2.2)和式(2.3)中，g为与所述ECRAP连接的属于同一分组的所述终端节点所组成的集合的组号，
Figure FDA0002707781290000042
为所述组号的集合，S为单个所述终端节点的请求数据内容的大小，τ为所述ECRAP向服务端请求数据产生的时延，rg,1为所述ECRAP向组号g中的终端节点发送已缓存数据的传输速率，rg,2为所述ECRAP向组号g中的终端节点发送加载的未缓存数据及未发送完的已缓存数据的传输速率，Rk,1为仅发送已缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，Rk,2为同时发送未缓存数据和已缓存数据时，或仅发送未缓存数据时，终端节点k在单位带宽上的可实现传输速率，k为所述终端节点的编号，
Figure FDA0002707781290000043
为ECRAP的总个数，wg,i为仅发送已缓存数据时编号为i的ECRAP用于服务
Figure FDA0002707781290000044
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure FDA0002707781290000045
为发送已缓存数据和未缓存数据时ECRAP用于服务
Figure FDA0002707781290000046
中终端节点所使用的波束成形矢量，
Figure FDA0002707781290000047
为组号为g的终端节点的集合，
Figure FDA0002707781290000048
为fg所代表的数据内容是否缓存在编号为i的ECRAP中的标识，是则
Figure FDA0002707781290000049
否则
Figure FDA00027077812900000410
fg为第g个子集合
Figure FDA00027077812900000411
的终端节点所请求的数据内容索引号，Pi为编号为i的ECRAP的功率，i为所述ECRAP的编号，
Figure FDA00027077812900000412
为ECRAP的集合，即共有KR个ECRAP，Tr()为求矩阵的迹，Ωi为编号为i的ECRAP的噪声协方差，
Figure FDA00027077812900000413
为编号为i的ECRAP的前传链路速率，
Figure FDA00027077812900000414
为ECRAP用于发送未缓存文件fg时使用的波束成形矢量的集合，O为所有噪声方差的集合，Ci为编号为i的ECRAP与服务端之间前向链路的归一化容量。。
5.根据权利要求4所述的云—边协同处理的传输系统，其特征在于：所述ECRAP还具体用于：在所述未缓存数据和所述已缓存数据均不为空时，当所述ECRAP从服务端加载完所述未缓存数据，所述已缓存数据还没有全部传输给所述终端节点时，将所述未缓存数据和剩余的所述已缓存数据通过协同传输方式传输给提出请求的所述终端节点。
6.根据权利要求4或5所述的云—边协同处理的传输系统，其特征在于：所述ECRAP还用于：预先估计终端节点对数据的需求，预先从服务端加载数据并缓存在本地。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106850817A (zh) * 2012-12-10 2017-06-13 北京奇虎科技有限公司 一种下载管理设备、方法及数据下载系统
CN105992253B (zh) * 2015-02-16 2019-05-21 电信科学技术研究院 一种进行协同传输的方法和设备
CN106790552B (zh) * 2016-12-23 2019-04-09 中科星图股份有限公司 一种基于内容分发网络的内容提供系统
CN107733998B (zh) * 2017-09-22 2020-03-27 北京邮电大学 蜂窝异构分层网络的缓存内容放置及提供方法
CN107889160B (zh) * 2017-11-15 2020-03-17 北京邮电大学 一种考虑用户时延的小小区网络边缘部分缓存方法

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