基于本地缓存的空口组播技术研究

发布时间：2020-10-31 05:41

　　 随着移动设备和各式移动应用的指数级增长,无线网络运营商面临着井喷式移动数据流量带来的严峻挑战,其中,四分之三的数据流量为视频流量,然而由于视频业务的大带宽、用户大概率重复请求相同内容等固有特性,给现有移动网络带来巨大挑战。为了应对该挑战,减轻运营商网络的巨大压力,现有两种行之有效的解决方案,一种是将业务下沉到本地移动网络中,实现对移动数据流量的本地化分流,以降低基站和源服务器间的巨大回程压力;另一种是使用组播、广播方式实现移动网络中宽带、视频、流媒体等业务的传输。本文在深入分析了加入本地缓存面临的挑战后,给出了本地缓存的可选网络架构,并在该架构基础上分析了无线网络中上下文信息获取流程。最后,为了使用户获取本地缓存服务器处缓存的内容,提出了三种业务选择性加速方案,具体包括:基于用户端辅助的本地缓存协议方案、基于网络辅助的本地缓存协议方案和基于服务器辅助的本地缓存协议方案。以上三种方案符合3GPP(3rd Generation Partnership Project)技术标准,解决了加入本地缓存后如何获取内容的技术难题,为后续针对本地缓存的研究提供了技术支持。为了验证本地缓存技术方案的有效性,本文结合理论分析,仿真验证了加入本地缓存带来显著系统性能提升。此外,本文深入分析了现有移动网络中组播、广播传输方式存在的缺陷,并针对第四代移动通信网络架构提出一种新型的空口组播传输方案,该方案实现了直播业务的组播传输,并将其与现有eMBMS(Evolved Multimedia Broadcast Multicast Service)业务的SC-PTM(Single Cell-Point to Multipoint)、MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network)组播、广播传输方式进行性能对比,仿真结果表明,所提新型空口组播方案的频谱效率和SC-PTM接近,并在用户数较少时优于MBSFN的性能。基于上述研究结果和点播业务无法使用组播传输这一技术难题,本文将本地缓存技术和组播传输方式相结合,提出一种点播业务的空口组播传输方案,该方案在本地缓存服务器上缓存一定时间长度的视频文件,从而使特定时间段内请求某文件的用户使用组播方式传输用户所请求的数据,在保证用户服务质量的前提下,提高资源利用效率。为了获得本地缓存服务器最佳的缓存空间分配方案,本文将其建模成一个多目标最优化问题,后将该问题转化为单目标问题,并通过仿真获得最佳的缓存空间分配方案。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

下文感知的本地缓存技术综述上下文感知的本地缓存架构设计动网络的数据流量快速增长，对于现有的网络基础设施是个巨较大是亟待解决的问题，而且由于在无线接入网和应用服务器之致用户获取内容具有较大时延。基于此提出将内容下沉至无线接在无线网侧将用户请求进行分流。出了基于上下文感知的本地缓存研究框图。如图所示，将缓存下：一是加入本地缓存后的架构设计；二是使能本地缓存所需的具入本地缓存后所带来的问题，其中问题主要表现为内容获取流程的路由路径的选择。流标识APP端信息 用户侧信息 RAN侧信息 QoS内容获取流程 TCP连接优化 灵活路由路

之间会传输 IP 数据包，两者之间的接口设计可参照 S1-U 进行。综上所述，具体实现时本地缓存服务器的放置位置取决于实现复杂度、成本和性能等因素。2.1.2 本地缓存架构中上下文信息获取无线接入网具备跨层上下文感知能力后，有助于无线缓存网络中的用户服务进行选择性加速、TCP 连接优化以及灵活的选择路由路径。为了使加入缓存后的无线网能够针对用户请求进行选择性的服务加速，需要获取详细服务信息，该服务信息可从用户端、网络或者应用（APP,Application）服务器处获取[44]。图 2.6 给出了无线缓存网络中的跨层上下文信息获取流程。由图可知，跨层信息主要有两个获取源，一是用户处，二是 APP 服务器处，用户处又有三种信息获取源，分别是终端、APP和调制解调器。其中，终端和APP处于上层能够直接获取用户请求的URL、IP 地址和端口号等信息，而调制解调器位于底层，需要对下发的数据包进行检测才能获取 URL、IP 地址和端口号等信息。APP 服务器处能够提供服务器端上层应用的相关信息，如允许无线网络运营商缓存的内容 URL 信息等。用户无线接入网核心网Cross-Layer FunctionAPP服务器APP

本地缓存方案均在本地缓存网络中添加器之间，具体位置如图 2.7 所示。本地站和本地网关或本地缓存的连接方式更之间的接口，加入本地网关后，基站和本地缓存服务器可一一对应，也可以让更好的处理计费和合法监听问题；三是好的处理用户的移动性问题。缓存方案根据用户处配置选择加速列表 APP 或客户端处，另外一种是选择加存服务器的地址列表，列表包含了本地至用户的调制解调器处，用于在 TCP 链是和源服务器建立连接 。
【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 关娜;周一青;石晶林;;IMT-Advanced增强多媒体多播技术[J];中兴通讯技术;2011年05期

相关硕士学位论文 前1条

1 崔华杰;大型直播与点播IPTV系统的用户行为分析[D];中山大学;2013年

本文编号：2863521