协同内容缓存控制系统和方法与流程

文档序号:12494770
协同内容缓存控制系统和方法与流程

本发明涉及网络通信技术领域,尤其涉及一种协同内容缓存控制系统和方法。



背景技术:

目前随着网络通信技术的不断发展,移动用户对基于内容的多媒体服务的需求呈指数增长,导致网络负载流量激增,对移动网络造成巨大的压力,且在移动无线接入网络和回程网络的通信链路带宽的需求也日益增大。另一方面,由于基于内容信息服务已经具有自媒体业务的特点,导致网络中内容信息业务的内容数量呈爆发性增长,由于基站和用户终端缓存区的缓存空间有限,无法缓存所有的内容信息,因此,有必要对基于移动无线网络的内容缓存进行优化控制。随着5G技术的发展,以用户为中心的移动无线组网及其无线网络资源优化已经成为一个迫切且需要满足的需求,同时,随着SDN(Software Defined Network,软件定义网络)技术的日渐成熟,在移动无线网络中采用SDN技术降低运营商的运营成本,也变成运营商在构建业务网络时的一个重要需求。因此,构建能以用户为中心、降低运营商运营成本的移动无线内容缓存优化控制系统成为当前内容缓存控制系统中需要解决的关键问题。

目前,在基于移动无线网络的内容缓存控制方案中,通常采用在移动网络运营商网络外设置全局控制器提供内容信息服务,在移动网络运营商的移动无线网络中,通过移动无线接入网络进行小区覆盖,每个小区内,基站提供一定的内容信息缓存功能,所有的基站通过高速网络(例如光纤)互联,每个小区优化选择内容信息进行缓存,同时,基站根据用户内容信息的需求变化及时更新缓存中的内容信息,内容信息可以在小区之间进行共享,以便提高移动用户在网络边缘的内容信息命中率;在由宏基站,微基站、无线接入点设备以及具有缓存能力的移动用户终端组成的异构分层无线网络中,通常,宏基站和微基站配置的缓存能力不同,宏基站的存储空间大于微基站的存储空间,内容缓存控制系统一般会设定优化目标为最小化用户时延、最小化系统能耗、最大化用户在微基站处的内容缓存命中率等,并由此决定内容信息的缓存放置策略,在网络流量非高峰期时,将内容信息分发到指定的基站或者接入设备中。

在上述的解决方案中,基于内容信息服务请求的内容缓存优化控制缺乏灵活性,且现有技术的缓存优化控制大多数是根据确定的优化目标设计的,因此,难以适应基于用户为中心或者网络优化为中心的内容缓存优化需求。



技术实现要素:

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此,本发明的一个目的在于提出一种协同内容缓存控制系统,能够完成基于全局优化视角的内容缓存优化控制,灵活地支持基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的不同协同内容缓存优化目标,提升该协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

本发明的另一个目的在于提出一种协同内容缓存控制方法。

本发明的另一个目的在于提出一种协同内容缓存控制装置。

本发明的另一个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

本发明的另一个目的在于提出一种计算机程序产品。

为达到上述目的,本发明第一方面实施例提出的协同内容缓存控制系统,所述协同内容缓存控制系统包括以下至少两种的预设控制器和虚拟控制器簇生成模块,其中,所述预设控制器为以下之一:第一控制器,用于在生成第一请求时,采集多个第二控制器上报的当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息,从预设配置表获取当前的控制模式,并根据所述第一请求中的内容信息标识和所述控制模式生成与所述当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,以及将所述第一控制信息分发至对应的控制器,其中,所述第一控制信息中包括但不限于:控制器标识、缓存控制方式以及所控制的内容信息标识;多个第二控制器,用于接收所述第一控制器分发的第一控制信息,并根据所述第一控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器的内容缓存进行控制的第二控制信息,以及将所述第二控制信息分发至对应的第二控制器和/或第三控制器;多个第三控制器,所述第三控制器用于在接收所述第二控制器分发的第二控制信息时,根据所述第二控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第三控制器和/或下级的多个第四控制器的内容缓存进行控制的第三控制信息,以及将所述第三控制信息分发至对应的第三控制器和/或第四控制器;多个第四控制器,用于在接收到所述第三控制信息时,根据所述第三控制信息中的所述控制器标识、所述缓存控制方式和所述所控制的内容信息标识生成对同级的多个第四控制器和/或下级的多个终端级控制器的内容缓存进行控制的第四控制信息,以及将所述第四控制信息分发至对应的第四控制器和/或终端级控制器;多个终端级控制器,所述终端级控制器用于根据所述第四控制信息获取所控制的内容信息标识对应的内容信息,并将所述内容信息存储在与所述终端级控制器对应的缓存中,并根据所述第四控制信息中的所述缓存控制方式对所述终端级控制器对应的用户终端的内容缓存进行控制;所述虚拟控制器簇生成模块,用于基于所述至少两种的预设控制器生成不同的虚拟控制器簇的组合,并控制所述协同内容缓存控制系统在所述不同的虚拟控制器簇的组合中切换,所述协同内容缓存控制系统根据所述第一请求对不同虚拟控制器簇组合内的控制器的内容缓存进行控制,其中,所述不同的虚拟控制器簇的组合中所包含的预设控制器不同;其中,所述第一控制器、所述第二控制器、所述第三控制器、所述第四控制器的类型可以分别为全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器,以及微云簇头级控制器中的任一种。

本发明第一方面实施例提出的协同内容缓存控制系统,通过第一控制器在接收到第一请求时,根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与状态信息对应的控制信息,并将控制信息逐级分发至第二控制器、第三控制器、第四控制器,以及终端级控制器,能够完成基于全局优化视角的内容缓存优化控制,灵活地支持基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的不同协同内容缓存优化目标,提升该协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

为达到上述目的,本发明第二方面实施例提出的协同内容缓存控制方法,包括:在生成第一请求时,采集多个第二控制器上报的当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息,从预设配置表获取当前的控制模式,并根据所述第一请求中的内容信息标识和所述控制模式生成与所述当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,以及将所述第一控制信息分发至对应的控制器,其中,所述第一控制信息中包括但不限于:控制器标识、缓存控制方式以及所控制的内容信息标识;接收所述第一控制器分发的第一控制信息,并根据所述第一控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器的内容缓存进行控制的第二控制信息,以及将所述第二控制信息分发至对应的第二控制器和/或第三控制器;接收所述第二控制器分发的第二控制信息,根据所述第二控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第三控制器和/或下级的多个第四控制器的内容缓存进行控制的第三控制信息,以及将所述第三控制信息分发至对应的第三控制器和/或第四控制器;接收所述第三控制信息,根据所述第三控制信息中的所述控制器标识、所述缓存控制方式和所述所控制的内容信息标识生成对同级的多个第四控制器和/或下级的多个终端级控制器的内容缓存进行控制的第四控制信息,以及将所述第四控制信息分发至对应的第四控制器和/或终端级控制器;根据所述第四控制信息获取所述所控制的内容信息标识对应的内容信息,并将所述内容信息存储在与所述终端级控制器对应的终端缓存中,并根据所述第四控制信息中的所述缓存控制方式对所述终端级控制器对应的终端的内容缓存进行控制;基于所述至少两种的预设控制器生成不同的虚拟控制器簇的组合,并控制所述协同内容缓存控制系统在所述不同的虚拟控制器簇的组合中切换,所述协同内容缓存控制系统根据所述第一请求对不同虚拟控制器簇组合内的控制器的内容缓存进行控制,其中,所述不同的虚拟控制器簇的组合中所包含的预设控制器不同;其中,所述第一控制器、所述第二控制器、所述第三控制器、所述第四控制器的类型可以分别为全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器,以及微云簇头级控制器中的任一种。

本发明第二方面实施例提出的协同内容缓存控制方法,通过第一控制器在接收到第一请求时,根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与状态信息对应的控制信息,并将控制信息逐级分发至第二控制器、第三控制器、第四控制器,以及终端级控制器,能够完成基于全局优化视角的内容缓存优化控制,灵活地支持基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的不同协同内容缓存优化目标,提升该协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

为达到上述目的,本发明第三方面实施例提出的协同内容缓存控制装置,其特征在于,包括:

处理器;

用于存储处理器可执行指令的存储器;

其中,所述处理器被配置为:

在生成第一请求时,采集多个第二控制器上报的当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息,从预设配置表获取当前的控制模式,并根据所述第一请求中的内容信息标识和所述控制模式生成与所述当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,以及将所述第一控制信息分发至对应的控制器,其中,所述第一控制信息中包括但不限于:控制器标识、缓存控制方式以及所控制的内容信息标识;

接收所述第一控制器分发的第一控制信息,并根据所述第一控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器的内容缓存进行控制的第二控制信息,以及将所述第二控制信息分发至对应的第二控制器和/或第三控制器;

接收所述第二控制器分发的第二控制信息,根据所述第二控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第三控制器和/或下级的多个第四控制器的内容缓存进行控制的第三控制信息,以及将所述第三控制信息分发至对应的第三控制器和/或第四控制器;

接收所述第三控制信息,根据所述第三控制信息中的所述控制器标识、所述缓存控制方式和所述所控制的内容信息标识生成对同级的多个第四控制器和/或下级的多个终端级控制器的内容缓存进行控制的第四控制信息,以及将所述第四控制信息分发至对应的第四控制器和/或终端级控制器;

根据所述第四控制信息获取所述所控制的内容信息标识对应的内容信息,并将所述内容信息存储在与所述终端级控制器对应的终端缓存中,并根据所述第四控制信息中的所述缓存控制方式对所述终端级控制器对应的终端的内容缓存进行控制;

基于所述至少两种的预设控制器生成不同的虚拟控制器簇的组合,并控制所述协同内容缓存控制系统在所述不同的虚拟控制器簇的组合中切换,所述协同内容缓存控制系统根据所述第一请求对不同虚拟控制器簇组合内的控制器的内容缓存进行控制,其中,所述不同的虚拟控制器簇的组合中所包含的预设控制器不同;

其中,所述第一控制器、所述第二控制器、所述第三控制器、所述第四控制器的类型可以分别为全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器,以及微云簇头级控制器中的任一种。

本发明第三方面实施例提出的协同内容缓存控制装置,通过第一控制器在接收到第一请求时,根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与状态信息对应的控制信息,并将控制信息逐级分发至第二控制器、第三控制器、第四控制器,以及终端级控制器,能够完成基于全局优化视角的内容缓存优化控制,灵活地支持基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的不同协同内容缓存优化目标,提升该协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

为达到上述目的,本发明第四方面实施例提出的非临时性计算机可读存储介质,当所述存储介质中的指令由移动终端的处理器被执行时,使得移动用户终端能够执行一种协同内容缓存控制方法,所述方法包括:

在生成第一请求时,采集多个第二控制器上报的当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息,从预设配置表获取当前的控制模式,并根据所述第一请求中的内容信息标识和所述控制模式生成与所述当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,以及将所述第一控制信息分发至对应的控制器,其中,所述第一控制信息中包括但不限于:控制器标识、缓存控制方式以及所控制的内容信息标识;

接收所述第一控制器分发的第一控制信息,并根据所述第一控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器的内容缓存进行控制的第二控制信息,以及将所述第二控制信息分发至对应的第二控制器和/或第三控制器;

接收所述第二控制器分发的第二控制信息,根据所述第二控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第三控制器和/或下级的多个第四控制器的内容缓存进行控制的第三控制信息,以及将所述第三控制信息分发至对应的第三控制器和/或第四控制器;

接收所述第三控制信息,根据所述第三控制信息中的所述控制器标识、所述缓存控制方式和所述所控制的内容信息标识生成对同级的多个第四控制器和/或下级的多个终端级控制器的内容缓存进行控制的第四控制信息,以及将所述第四控制信息分发至对应的第四控制器和/或终端级控制器;

根据所述第四控制信息获取所述所控制的内容信息标识对应的内容信息,并将所述内容信息存储在与所述终端级控制器对应的缓存中,并根据所述第四控制信息中的所述缓存控制方式对所述终端级控制器对应的终端的内容缓存进行控制;

基于所述至少两种的预设控制器生成不同的虚拟控制器簇的组合,并控制所述协同内容缓存控制系统在所述不同的虚拟控制器簇的组合中切换,所述协同内容缓存控制系统根据所述第一请求对不同虚拟控制器簇组合内的控制器的内容缓存进行控制,其中,所述不同的虚拟控制器簇的组合中所包含的预设控制器不同;

其中,所述第一控制器、所述第二控制器、所述第三控制器、所述第四控制器的类型可以分别为全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器,以及微云簇头级控制器中的任一种。

本发明第四方面实施例提出的非临时性计算机可读存储介质,通过第一控制器在接收到第一请求时,根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与状态信息对应的控制信息,并将控制信息逐级分发至第二控制器、第三控制器、第四控制器,以及终端级控制器,能够完成基于全局优化视角的内容缓存优化控制,灵活地支持基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的不同协同内容缓存优化目标,提升该协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

为达到上述目的,本发明第五方面实施例提出的计算机程序产品,当所述计算机程序产品中的指令处理器执行时,执行一种协同内容缓存控制方法,所述方法包括:

在生成第一请求时,采集多个第二控制器上报的当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息,从预设配置表获取当前的控制模式,并根据所述第一请求中的内容信息标识和所述控制模式生成与所述当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,以及将所述第一控制信息分发至对应的控制器,其中,所述第一控制信息中包括但不限于:控制器标识、缓存控制方式以及所控制的内容信息标识;

接收所述第一控制器分发的第一控制信息,并根据所述第一控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器的内容缓存进行控制的第二控制信息,以及将所述第二控制信息分发至对应的第二控制器和/或第三控制器;

接收所述第二控制器分发的第二控制信息,根据所述第二控制信息中的所述控制器标识和所述缓存控制方式生成对同级的多个第三控制器和/或下级的多个第四控制器的内容缓存进行控制的第三控制信息,以及将所述第三控制信息分发至对应的第三控制器和/或第四控制器;

接收所述第三控制信息,根据所述第三控制信息中的所述控制器标识、所述缓存控制方式和所述所控制的内容信息标识生成对同级的多个第四控制器和/或下级的多个终端级控制器的内容缓存进行控制的第四控制信息,以及将所述第四控制信息分发至对应的第四控制器和/或终端级控制器;

根据所述第四控制信息获取所述所控制的内容信息标识对应的内容信息,并将所述内容信息存储在与所述终端级控制器对应的终端缓存中,并根据所述第四控制信息对中的所述缓存控制方式所述终端级控制器对应的终端的内容缓存进行控制;

基于所述至少两种的预设控制器生成不同的虚拟控制器簇的组合,并控制所述协同内容缓存控制系统在所述不同的虚拟控制器簇的组合中切换,所述协同内容缓存控制系统根据所述第一请求对不同虚拟控制器簇组合内的控制器的内容缓存进行控制,其中,所述不同的虚拟控制器簇的组合中所包含的预设控制器不同;

其中,所述第一控制器、所述第二控制器、所述第三控制器、所述第四控制器的类型可以分别为全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器,以及微云簇头级控制器中的任一种。

本发明第五方面实施例提出的计算机程序产品,通过第一控制器在接收到第一请求时,根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与所述状态信息对应的控制信息,并将控制信息逐级分发至第二控制器、第三控制器、第四控制器,以及终端级控制器,能够完成基于全局优化视角的内容缓存优化控制,灵活地支持基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的不同协同内容缓存优化目标,提升该协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1是本发明一实施例提出的协同内容缓存控制系统的结构示意图;

图2是本发明另一实施例提出的协同内容缓存控制系统的结构示意图;

图3是本发明实施例中第一网络状态统计子模块结构示意图;

图4是本发明实施例中第一缓存状态统计子模块结构示意图;

图5是本发明实施例中第一服务代理子模块的结构示意图;

图6是本发明实施例中第一控制信息生成子模块的结构示意图;

图7是本发明实施例中协同内容缓存控制器的通用功能结构示意图;

图8是本发明实施例中基于软件定义的控制器控制子模块的结构示意图;

图9是本发明实施例中基于集中式控制模式的各级协同内容缓存控制器的功能模块组成示意图;

图10是本发明实施例中基于混合式控制模式的各级协同内容缓存控制器的功能模块组成示意图;

图11为本发明实施例中基于全分布式控制模式的各级协同内容缓存控制器的功能模块组成示意图;

图12为本发明实施例中基于宏基站级控制器优化微基站级控制器个数的工作流程示意图;

图13是本发明实施例中终端级协同内容缓存控制器的功能结构示意图;

图14是本发明一实施例提出的协同内容缓存控制方法的流程示意图;

图15是本发明另一实施例提出的协同内容缓存控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。相反,本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本发明一实施例提出的协同内容缓存控制系统的结构示意图。

参见图1,该协同内容缓存控制系统包括以下至少两种预设控制器和虚拟控制器簇生成模块600,其中,预设控制器为以下之一:第一控制器100、多个第二控制器200、多个第三控制器300、多个第四控制器400,以及多个终端级控制器500。

在本发明的实施例中,该协同内容缓存控制系统包括:第一控制器100,用于在生成第一请求时,采集多个第二控制器200上报的当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息,从预设配置表获取当前的控制模式,并根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,以及将第一控制信息分发至对应的控制器。

其中,第一控制信息包括但不限于:控制器标识、控制器缓存标识、缓存控制方式以及所控制的内容信息标识。

在本发明的实施例中,第一控制器100和第二控制器200的类型可以分别为全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器,以及微云簇头级控制器中的任一种,本发明实施例以第一控制器100的类型为全局控制器示例,以第二控制器200为宏基站级控制器示例。

在本发明的实施例中,预设配置表为预先配置的,预设配置表中存储当前控制器的控制模式,其中,控制模式包括:第一类控制模式和第二类控制模式,第一类控制模式为控制器拓扑结构和移动无线接入网络缓存节点拓扑结构相同的控制模式,第二类控制模式为控制器拓扑结构和移动无线接入网络缓存节点拓扑结构不同的控制模式。

可选地,当第一控制器100为全局控制器时,第一控制器100作为处于核心网络的协同内容缓存控制器,其功能是负责内容信息的提供以及完成基于全局视角的协同内容缓存优化控制。第一控制器100在生成第一请求时,采集多个第二控制器200上报的当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息,从预设配置表获取当前的控制模式,并根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,以及将第一控制信息分发至对应的控制器,例如,将第一控制信息逐级分发至第二控制器200、第三控制器300、第四控制器400,以及终端级控制器500。

其中,第三控制器300和第四控制器400的类型可以分别为全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器,以及微云簇头级控制器中的任一种,本发明实施例以第三控制器300的类型为微基站级控制器示例,以第四控制器200为微云簇头级控制器示例。

一些实施例中,参见图2,第一控制器100包括:第一网络状态统计子模块110、第一缓存状态统计子模块120、第一服务代理子模块130、第一内容信息分析子模块140、第一控制信息生成子模块150,以及第一分发子模块160。其中,

第一网络状态统计子模块110,用于采集多个第二控制器200,和/或多个第三控制器300,和/或多个第四控制器400所属网络当前的网络状态信息作为第一网络状态信息。

可选地,第一网络状态统计子模块110用于对多个第二控制器200,和/或多个第三控制器300,和/或多个第四控制器400所属网络当前的网络状态信息进行周期性地采集,将采集的当前的网络状态信息作为第一网络状态信息,并进行基于全局的状态信息统计,将第一网络状态信息进行预处理,输出基于第一网络状态信息的网络状态预测信息和信息汇聚结果,根据预测信息和信息汇聚结果生成并输出基于第一网络状态信息的场景数据,将本场景数据输入到第一服务代理子模块130中,以便判决是否生成网络优化缓存控制服务请求。

作为一种示例,参见图3,图3为本发明实施例中第一网络状态统计子模块结构示意图,其中第一网络状态统计子模块包括:网络状态信息收集单元31、预处理单元32、数据分析单元33、预测单元34,以及信息汇聚单元35。网络状态信息收集单元31用于周期性地采集当前的网络状态信息,并将采集的当前的网络状态信息作为第一网络状态信息,将第一网络状态信息输入到预处理单元32中进行预处理,而后将预处理后的信息输入到数据分析单元33中进行分析,输出基于第一网络状态信息的网络状态预测信息和信息汇聚结果,根据预测信息和信息汇聚结果生成并输出基于第一网络状态信息的场景数据。

第一缓存状态统计子模块120,用于采集多个第二控制器200,和/或多个第三控制器300,和/或多个第四控制器400所属缓存当前的缓存状态信息作为第一缓存状态信息。

可选地,第一缓存状态统计子模块120用于对多个第二控制器200,和/或多个第三控制器300,和/或多个第四控制器400所属缓存当前的缓存状态信息进行周期性地采集,将采集的缓存状态信息作为第一缓存状态信息,而后将第一缓存状态信息进行预处理,输出基于第一缓存状态信息的预测信息和信息汇聚结果,根据预测信息和信息汇聚结果生成并输出基于第一缓存状态信息的场景数据,将本场景数据输入到第一服务代理子模块130中,以便判决是否生成网络优化缓存控制服务请求。

具体地,可以对第一缓存状态信息进行分析,得到内容信息的动态性特征,例如,内容的流行程度、不同类型用户对内容信息服务请求的变化特征,并依此作为第一控制信息生成子模块150生成第一控制信息的依据。

作为一种示例,参见图4,图4为本发明实施例中第一缓存状态统计子模块结构示意图,其中,第一缓存状态统计子模块包括:内容缓存资源状态信息收集单元41、预处理单元42、数据分析单元43、预测单元44,以及信息汇聚单元45。内容缓存资源状态信息收集单元41用于对多个第二控制器、多个第三控制器、多个第四控制器所属缓存当前的缓存状态信息进行周期性地采集,将采集的缓存状态信息作为第一缓存状态信息,而后将第一缓存状态信息输入到预处理单元42中进行预处理,接着将预处理后的信息输入到数据分析单元43中进行分析,输出基于第一缓存状态信息的预测信息和信息汇聚结果,根据预测信息和信息汇聚结果生成并输出基于第一缓存状态信息的场景数据。

第一服务代理子模块130,用于接收用户请求,并根据用户请求触发判断第一网络状态信息和第一缓存状态信息满足是否预设条件,在满足预设条件时,生成第一请求,其中,第一请求中包括:与用户请求对应的内容信息标识。

在本发明的实施例中,用户请求为用户用于获取网络中内容信息的服务请求,用户请求包括但不限于:用户终端标识、内容信息标识。其中,服务请求可以是来自用户的内容信息服务请求,也可以是来自网络资源管理和缓存资源管理优化目标而产生的网络优化缓存控制服务请求,对此不作限制。

在本发明的实施例中,预设条件为全局控制器的内置程序预先设定的,用以判决是否生成网络优化缓存控制服务请求。

可选地,第一服务代理子模块130接收用户请求,接收第一网络状态统计子模块110基于第一网络状态信息生成的场景数据以及第一缓存状态统计子模块120基于第一缓存状态信息生成的场景数据,并对接收的场景数据进行分析,判断是否满足预设条件,即判断是否生成网络优化缓存控制服务请求,当判断结果为不生成网络优化缓存控制服务请求时,继续周期性地接收第一网络状态统计子模块110的场景数据和第一缓存状态统计子模块120的场景数据,并对接收的场景数据进行分析;当判断结果为生成网络优化缓存控制服务请求时,生成第一请求。

作为一种示例,参见图5,图5为本发明实施例中第一服务代理子模块的结构示意图,其中,第一服务代理子模块包括:网络优化为中心的控制服务请求生成单元51、内容服务请求队列52,以及服务请求调度单元53。网络优化为中心的控制服务请求生成单元51接收来自第一网络状态统计子模块110的场景数据和第一缓存状态统计子模块120的场景数据,并对其进行分析,在判断结果为生成网络优化缓存控制服务请求时,将该请求输入到内容服务请求队列52中,内容服务请求队列52接收网络优化缓存控制服务请求和用户的内容信息服务请求,并通过服务请求调度单元53,基于调度规则,对网络优化缓存控制服务请求和用户的内容信息服务请求提供调度服务。例如,可以实时地完成对用户的内容信息服务请求的调度,在网络流量非高峰期时完成网络优化缓存控制服务请求的优化控制。

第一内容信息分析子模块140,用于根据第一请求中的内容信息标识获取与内容信息标识对应的内容信息所存储的存储缓存,并获取存储缓存对应的控制器标识,并基于存储缓存的历史缓存数据,以及发送用户请求的终端的历史地理位置信息,生成预测位置信息。

可选地,第一内容信息分析子模块140根据第一请求中的内容信息标识,获取与内容信息标识对应的内容信息所存储的存储缓存和对应的控制器标识,而后,可以基于存储缓存的历史缓存数据和发送用户请求的用户终端的历史地理位置信息,生成基于该用户及其终端设备的预测位置信息。

可选地,由于系统的能耗问题,第一内容信息分析子模块140在第一控制器100中是可选的。

可以理解的是,基于存储缓存的历史缓存数据和用户终端设备的历史地理位置预测该用户终端未来可能经过的控制器及其所属区域,而后可以在预测位置信息指向的网络中的控制器控制的缓存中,针对用户请求的内容信息进行预先缓存,这样能够减少用户终端由于移动而造成的内容信息的下载失败,提高用户在移动期间的内容信息获取的服务体验。

第一控制信息生成子模块150,用于根据第一请求中的内容信息标识和预设配置表生成与当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息。

其中,第一控制信息用于对存储缓存对应的控制器标识和/或预测位置信息指向的网络中的控制器标识所标记控制器的内容缓存进行控制。

具体地,第一控制信息生成子模块150根据第一请求中的内容信息标识、预设配置表、第一服务代理子模块130输入的用户内容信息服务请求和来自网络的网络优化缓存控制服务请求、第一网络状态统计子模块110基于第一网络状态信息生成的场景数据,以及第一缓存状态统计子模块120基于第一缓存状态信息生成的场景数据,生成基于用户为中心和/或网络优化为中心的缓存控制服务请求的协同内容缓存优化控制信息,即生成与当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,对存储缓存对应的控制器标识和/或预测位置信息指向的网络中的控制器标识所标记的控制器的内容缓存进行控制。

作为一种示例,参见图6,图6是本发明实施例中第一控制信息生成子模块的结构示意图,其中,第一控制信息生成子模块包括:协同内容缓存控制系统优化目标函数转换单元61、算法模块选择判决单元62、在线算法单元63,以及离线算法单元64。协同内容缓存控制系统优化目标函数转换单元61接收来自第一服务代理子模块130的用户内容信息服务请求和来自网络的网络优化缓存控制服务请求,以及请求对应的第一网络状态统计子模块110、第一缓存状态统计子模块120输出的场景数据,将此场景数据和请求信息转化为基于特定优化目标的优化问题,算法模块选择判决单元62根据本优化问题的类型,对该问题采用的算法进行选择判决,即选择在线算法单元63或者离线算法子单元64,以便得到与优化问题对应的协同内容缓存优化控制结果,而后生成与协同内容缓存优化控制结果对应的控制信息,即生成与当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息。

其中,在线算法单元63包括映射规则集合子单元631和规则性能评估子单元632,映射规则集合子单元631用于提供可用于在线算法的常用映射规则,规则性能评估子单元632用于根据性能指标评估该算法的协同内容缓存优化控制结果;离线算法单元64包括仿真模型子单元641和规则自适应子单元642,仿真模型子单元641用于存储常用的系统优化目标及其对应的协同内容缓存优化控制仿真结果数据,供离线算法读取,规则自适应子单元642用于动态匹配场景数据对应的优化算法。

第一分发子模块160,用于将第一控制信息分发至存储缓存对应的控制器标识和/或预测位置信息指向的网络中的控制器标识所标记控制器中,以使所标记的控制器根据第一控制信息和缓存控制方式对内容缓存进行控制。

可选地,第一分发子模块160用于将第一控制信息生成子模块150生成的第一控制信息进行分发,分发至存储缓存对应的控制器标识和/或预测位置信息指向的网络中的控制器标识所标记的控制器中,以使所标记的控制器根据第一控制信息和缓存控制方式对内容缓存进行控制,能够完成基于全局优化视角的协同内容缓存优化控制,灵活地支持基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的不同协同内容缓存优化目标。

作为一种示例,从基于网络优化为中心的协同内容缓存优化控制角度出发,第一网络状态统计子模块110、第一缓存状态统计子模块120分别完成移动无线接入网络状态信息和基于内容缓存状态信息的收集,并分别针对网络状态信息和缓存状态信息进行预处理,其中,参见图4,经过预处理的内容缓存状态信息输入到缓存状态信息数据分析单元中43进行分析,分析结果输出到信息汇聚单元45,同时,根据缓存状态信息分析,给出缓存状态的预测信息;参见图3,经过预处理的网络状态信息输入到网络状态信息数据分析单元33中进行分析,分析结果输出到信息汇聚单元35,同时,根据网络资源状态信息分析,给出网络状态的预测信息,由各自的信息汇聚单元处理过的缓存和网络状态信息生成当前网络和缓存状态信息的场景数据,并输出到第一服务代理子模块130,参见图5,第一服务代理子模块130中的网络优化为中心的控制服务请求生成单元51根据该场景数据,确定是否生成网络优化缓存控制服务请求;如果生成了网络优化缓存控制服务请求,该请求将输入到第一服务代理子模块130的内容服务请求队列52,服务请求调度单元53处理该服务请求时,该请求对应的场景数据则会随着服务请求的处理输入到第一控制信息生成子模块150,用于完成对应于该网络优化缓存控制服务请求的协同内容缓存优化策略。

从基于用户为中心的协同内容缓存优化控制角度出发,移动用户发出的内容信息服务请求会输入到第一服务代理子模130的内容服务请求队列52,第一服务代理子模130的服务请求调度单元53根据请求的调度规则,将该请求输入到第一内容信息分析子模块140中进行处理,第一内容信息分析子模块140包含信息预处理单元、基于历史数据的数据分析单元、用户内容信息服务预测单元和信息汇聚单元,其中,信息预处理单元提取该请求中与协同内容缓存控制相关的信息,并将其输入到基于历史数据的数据分析单元,基于历史数据的数据分析单元根据输入的相关信息,结合历史数据进行分析,给出对该请求信息的预测信息,同时,请求的相关信息经信息汇聚单元处理,输出对应于该请求信息的场景数据,该场景数据作为第一控制信息生成子模块150的输入数据,用于完成对应于该用户内容信息服务请求的协同内容缓存优化控制。

第一控制信息生成子模块150接收来自网络优化内容缓存控制服务请求的场景数据和来自用户内容信息服务请求的场景数据,根据该数据完成针对相应请求的协同内容缓存优化控制。具体来说,参见图6,其中,协同内容缓存控制系统优化目标函数转换单元61根据输入的场景数据,将该场景数据转化为基于优化目标函数的内容缓存优化控制问题,并将本问题输入到算法模块选择判决单元62中,算法模块选择判决单元62根据输入的优化问题,判决本次优化采用离线算法还是在线算法,如果采用在线算法,则触发在线算法单元63,根据在线算法单元63的映射规则集合子单元631,选择一个合适的在线算法;如果采用离线算法,则触发离线算法单元64,根据仿真模型子单元641提供的离线算法数据和规则性能评估结果,选择一个最适合的优化决策结果。通过离线算法或者在线算法获得的针对上述内容缓存优化控制问题的优化结果会输出到第一分发子模块160,第一分发子模块160负责将协同内容缓存控制策略结果分发给缓存资源和移动无线接入网络资源,最终完成基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的协同内容缓存优化控制的内容数据存储/重置和传输。

作为一种示例,参见图7,图7为本发明实施例中协同内容缓存控制器的通用功能结构示意图,协同内容缓存控制器可以为全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器、微云簇头级控制器,以及终端级控制器。当协同内容缓存控制器为全局控制器时,全局控制器没有与上一级协同内容缓存控制器接口子模块的功能;与下一级协同内容缓存控制器接口子模块主要完成本全局控制器与其所属的下一级控制器(例如,宏基站级控制器)之间的控制信息交互;同级协同内容缓存控制器接口子模块完成与本全局控制器具有相同级别的全局控制器之间的控制信息交互;所属资源控制接口子模块完成本全局控制器与其所控制的网络资源和内容缓存资源的控制信息交互;基于软件定义的控制器控制子模块用于完成控制本全局控制器和基于虚拟控制器簇的控制器之间的控制器控制功能。

通常,所属资源控制接口子模块用来完成本控制器对其所属网络资源和内容缓存资源的控制,控制交互包括但不限于本控制器从所属网络状态统计子模块周期性地收集网络状态信息,从所属缓存状态统计子模块周期性地收集缓存状态信息,以及本控制器通过该接口对所属内容缓存资源进行的缓存优化控制和对所属网络资源进行的优化控制,具体地说,针对内容缓存资源的优化控制包括但不限于基于内容信息的缓存插入机制,例如FIFO、CEE、LCD、Prob(p)等,以及基于用户内容的缓存信息移除机制,例如FIFO、LRU、随机移除机制等;针对网络资源的优化控制包括但不限于对移动无线接入网络的回传链路和前传链路带宽资源进行的优化以及针对移动无线接入网络资源进行的优化。

基于软件定义的控制器控制子模块用于完成控制本控制器和基于虚拟控制器簇的控制器控制功能。本子模块的主要功能包括:完成基于不同控制模式的控制器状态的初始化、监视本控制器的控制状态信息、更新本控制器及其所控制的控制器的控制工作模式、存储与控制器/控制器簇的控制模式相关的数据信息、对控制器/控制器簇的控制状态进行评估、控制器/控制器簇的可靠性管理。

作为一种示例,参见图8,图8为本发明实施例中基于软件定义的控制器控制子模块的结构示意图,其中,基于软件定义的控制器控制子模块包括:控制器工作模式控制单元81、控制器状态监视单元82、控制器状态评估单元83、控制器状态信息存储单元84、控制器的可靠性管理单元85,以及控制器模式控制信息交互单元86。各个单元的具体功能如下:

(1)控制器工作模式控制单元81:完成基于不同控制模式的控制器状态的初始化过程,监视本控制器与相邻控制器的关联状态,接收相邻控制器的控制状态信息、更新基于本控制器的控制器簇的控制拓扑图、基于不同控制器簇时本控制器的控制器功能子模块使能状态信息、本控制器处于不同控制器簇时可以被监视/控制的网络和内容缓存资源信息,并将上述状态信息发送给控制器状态信息存储单元84进行更新;

(2)控制器状态监视单元82:收集控制器的工作状态数据,监视控制器及其控制的控制器簇的控制状态信息,并将控制状态信息周期性地发送到控制器状态评估单元83进行评估;

(3)控制器状态评估单元83:接收来自控制器状态监视单元82的信息,基于控制器评价指标,对本控制器及其相关的控制器簇的控制状态进行评估,如果控制器的评估指标值符合设定的要求值,则继续周期性评估收到的数据;如果不符合设定的要求值,则发送信息给控制器的可靠性管理单元85,针对控制器的异常状态进行恢复;

(4)控制器状态信息存储单元84:控制器状态信息主要接收来自控制器工作模式控制的控制器控制模式变化信息并进行存储,存储的信息主要包括但不限于基于本控制器为虚拟簇头级控制器,和以本控制器为成员控制器的各个控制器簇的相关控制信息,包括但不限于本控制器与其他直接相邻的各个控制器的关联状态、控制器簇的控制拓扑图信息、基于不同控制器簇时本控制器的控制器功能子模块使能状态信息、本控制器处于不同控制器簇时可以被监视/控制的网络和内容缓存资源信息;

(5)控制器的可靠性管理单元85:负责在本控制器/控制器簇处于异常控制状态时,基于可靠性管理规则进行匹配,向控制器工作模式控制单元81发送相关的恢复操作信息,完成对控制器的恢复;

(6)控制器模式控制信息交互单元86:完成本控制器与其关联控制器之间的控制器控制信息交互。

可选地,第一控制器100将第一控制信息分发至对应的控制器,例如,将第一控制信息逐级分发至第二控制器200、第三控制器300、第四控制器400,以及终端级控制器500,能够完成基于全局优化视角的内容缓存优化控制。

在本发明的实施例中,该协同内容缓存控制系统包括:多个第二控制器200,用于接收第一控制器100分发的第一控制信息,并根据第一控制信息中的控制器标识和缓存控制方式生成对同级的多个第二控制器200和/或下级的多个第三控制器300的内容缓存进行控制的第二控制信息,以及将第二控制信息分发至对应的第二控制器200和/或第三控制器300。

可选地,当第二控制器200为宏基站级控制器时,第二控制器200主要完成基于宏基站视角的协同内容缓存优化控制。第二控制器200在接收第一控制器100分发的第一控制信息时,根据第一控制信息生成对同级的多个第二控制器200和/或下级的多个第三控制器300的内容缓存进行控制的第二控制信息,以及将第二控制信息分发至对应的第二控制器200和/或第三控制器300。

作为一种示例,参见图7,当协同内容缓存控制器为宏基站级控制器时,宏基站级控制器与上一级协同内容缓存控制器接口子模块完成本宏基站级控制器与全局控制器之间的控制信息交互;与下一级协同内容缓存控制器接口子模块主要完成本宏基站级控制器与微基站级控制器之间的控制信息交互;同级协同内容缓存控制器接口子模块完成本宏基站级控制器与其他宏基站级控制器之间的控制信息交互;所属资源控制接口子模块完成与其所控制的网络资源和内容缓存资源的控制信息交互;基于软件定义的控制器控制子模块用于完成控制本宏基站级控制器和基于虚拟控制器簇的控制器之间的控制器控制功能。

可选地,在控制器拓扑结构和移动无线接入网络缓存节点拓扑结构相同时,即控制模式为第一类控制模式,在协同内容缓存控制系统内,每一种预设控制器可以支持基于水平协同、垂直协同、水平和垂直协同的协同内容缓存控制方式。

(1)控制器之间基于水平协同的内容缓存控制方式是指由某个协同内容缓存控制器为簇头控制器,发起协同内容缓存优化控制过程,该控制器作为簇头控制器,只和与其相邻的同一级控制器之间进行协同,完成基于特定优化目标的协同内容缓存控制;

(2)控制器之间基于垂直协同的内容缓存控制方式是指由某个协同内容缓存控制器为簇头控制器,发起协同内容缓存优化控制过程,本控制器作为簇头控制器,只与其相邻的上下级控制器之间进行协同,完成基于特定优化目标的协同内容缓存控制;

(3)控制器之间基于水平和垂直协同的内容缓存控制方式是指由某个协同内容缓存控制器为簇头控制器,发起协同内容缓存优化控制过程,本控制器作为簇头控制器,与其相邻的下级和同级控制器之间进行协同,完成基于某个优化目标的协同内容缓存控制。

上述三种内容缓存控制方式是从控制器之间的协同控制角度进行描述的,由于控制器本身包括若干功能子模块,控制器的部分功能子模块会有不同的使能状态,因此,结合协同内容缓存控制器的控制功能子模块和上述三种控制方式,选择控制功能子模块的不同使能方式可以形成不同的协同内容缓存控制模式。典型的协同内容缓存控制模式包括:集中式控制模式、混合式控制模式,以及全分布式控制模式。

在本发明的实施例中,第一类控制模式包括:集中式控制模式。

可选地,在第一类控制模式包括:集中式控制模式,且第二控制器200为宏基站级控制器时,第二控制器200统一受理本宏小区内所有的用户内容信息服务请求,第三控制器300和第四控制器400本身不产生基于网络优化的缓存控制服务请求,第三控制器300和第四控制器400分别周期性地将本控制器的网络状态信息和缓存状态信息逐级上报给第二控制器200,由第二控制器200根据该状态信息产生基于网络优化的缓存控制服务请求。

作为一种示例,参见图9,图9为本发明实施例中基于集中式控制模式的各级协同内容缓存控制器的功能模块组成示意图。可选地,在集中式控制模式时,宏基站级控制器根据宏小区的网络状态信息、缓存状态信息,以及用户内容信息服务请求,基于不同的优化目标,例如包括但不限于基于用户接入延时最小、系统能耗最小、最小化宏基站、微基站用于缓存内容信息传输的回传链路资源、用于内容重置带来的特定链路的传输带宽占用最少、内容命中率最大、基于内容信息的缓存和传输代价等优化目标,对内容缓存进行优化控制。微基站级控制器和微云簇头级控制器均去激活其控制信息生成子模块,因此,只能从宏基站级控制器的第一分发子模块160获得协同内容缓存控制的分发结果,并根据本分发结果完成相关的协同内容缓存控制。通常,实时分发基于用户的内容信息服务请求对应的控制信息,对基于网络优化为中心的缓存优化控制结果,各个控制器可以控制其缓存节点,选择在网络流量非高峰期时主动缓存相应的内容信息,完成协同内容缓存的优化控制。

可选地,参见图2,在第一类控制模式包括:集中式控制模式时,第二控制器200包括:第二网络状态统计子模块210、第二缓存状态统计子模块220、第二服务代理子模块230、第二内容信息分析子模块240、第二控制信息生成子模块250,以及第二分发子模块260。其中,

第二网络状态统计子模块210,用于在当前的控制模式为集中式控制模式时,采集多个第三控制器300所属网络当前的网络状态信息和多个第三控制器300上报的多个第四控制器400所属网络当前的网络状态信息作为第二网络状态信息。

例如,可以统计各通信链路的负载流量,将上述统计信息反馈给处于核心网的第一控制器100,选择其中的部分链路负载进行优化,作为核心网络处的协同内容缓存控制器完成协同内容缓存优化控制的依据。

第二缓存状态统计子模块220,用于在当前的控制模式为集中式控制模式时,采集多个第三控制器300所属缓存当前的缓存状态信息和多个第三控制器300上报的多个第四控制器400所属缓存当前的缓存状态信息作为第二缓存状态信息。

例如,可以统计第三控制器300和第三控制器300上报的第四控制器400的缓存中内容信息流量、缓存带来的能耗,分析内容信息的流行度变化、统计和分析用户的业务需求变化,将上述统计分析结果信息反馈给核心网的第一控制器100,作为核心网络处的协同内容缓存控制器完成基于能耗的协同内容缓存优化控制的依据。

第二服务代理子模块230,用于在当前的控制模式为集中式控制模式时,接收用户请求,并在第二网络状态信息和第二缓存状态信息满足预设条件时,根据用户请求和第一控制信息生成第二请求,其中,第二请求包括但不限于:内容信息标识。

第二内容信息分析子模块240,用于根据第二请求中的内容信息标识获取与内容信息标识对应的内容信息所存储的存储缓存,并获取存储缓存对应的控制器标识,并基于存储缓存的历史缓存数据,以及发送用户请求的终端的历史地理位置信息,生成终端的预测位置信息。

可选地,由于系统实现的开销和能耗问题,第二内容信息分析子模块240在第二控制器中200是可选的。

第二控制信息生成子模块250,用于根据第二请求中的内容信息标识和预设配置表生成与当前的第二网络状态信息和第二缓存状态信息对应的第二控制信息,其中,第二控制信息用于对控制器标识所标记的同级的多个第二控制器200和/或下级的多个第三控制器300的内容缓存进行控制。

第二分发子模块260,用于将第二控制信息分发至终端的预测位置信息指向的网络中的控制器标识所标记的同级的多个第二控制器200和/或下级的多个第三控制器300中,以使所标记的控制器根据第二控制信息和缓存控制方式对内容缓存进行控制。

在本发明的实施例中,第一类控制模式还包括:混合式控制模式。

作为一种示例,参见图10,图10为本发明实施例中基于混合式控制模式的各级协同内容缓存控制器的功能模块组成示意图。

可选地,在控制模式为混合式控制模式时,各级控制器均可以接收来自用户的内容信息服务请求,并产生基于网络优化的缓存控制服务请求,各控制器基于与移动无线接入网络缓存节点拓扑结构相同的拓扑结构进行协同优化控制,具体来说,簇头控制器处于控制器的最高层,其下所属的控制器处于其拓扑分层的下层,以簇头控制器为核心完成特定优化目标的协同内容缓存控制。各级控制器均包含控制信息生成子模块,可以根据不同的优化目标完成各控制器之间的协同控制和缓存管理。每一级控制器周期性地给上一级控制器上报本控制器所属网络状态信息和缓存状态信息,以供上一级控制器优化网络和协同内容缓存控制。每一种预设控制器可以支持水平协同控制方式、垂直协同控制方式,以及水平和垂直协同控制方式。

在垂直协同方式下,例如,宏基站级控制器对微基站级控制器进行控制,可以完成基于宏基站所属控制的各个微基站的内容信息缓存优化控制,优化目标可以是控制器之间的负载均衡、控制器控制的缓存流量均衡、回传链路流量均衡等。

在水平协同方式下,仅支持同级协同内容缓存控制器之间的协同,实现以用户为中心和/或以网络优化为中心的协同内容缓存控制,可以通过以接收用户的内容信息服务请求的控制器为簇头控制器,针对同时覆盖该用户的几个同级基站之间进行协同,完成内容信息优化控制,例如,当用户向一个微基站级控制器发出内容信息服务请求时,接收该用户的内容信息服务请求的控制器可以触发以自身为簇头控制器的协同内容缓存优化控制,使得该用户可以通过其同时接入的几个微基站或者可以接入的某个微基站,直接或者间接地获取到请求的内容信息,能够有效地降低用户获取内容信息的接入时延,提高用户的内容信息服务质量体验。

在基于水平和垂直协同的控制方式下,可以实现某控制器同时基于其下级和同级控制器之间进行的协同内容缓存控制,完成以用户为中心和/或以网络优化为中心的协同内容缓存控制,例如,可以以接收用户的内容信息服务请求的控制器为簇头控制器,针对同时覆盖该用户的同级基站及其下一级控制器进行协同内容信息优化控制,使得用户可以通过簇头控制器、与簇头控制器同级的控制器或者其下一级控制器之间的协同,直接或者间接地获取到所请求的内容信息。

在本发明的实施例中,在控制模式为混合式控制模式时,第二控制信息生成子模块250还用于:接收第一控制器100分发的第一控制信息,并接收同级的多个第二控制器200分发的第二控制信息。

在本发明的实施例中,第一类控制模式还包括:全分布式控制模式。

作为一种示例,参见图11,图11为本发明实施例中基于全分布式控制模式的各级协同内容缓存控制器的功能模块组成示意图。

可选地,在控制模式为全分布式控制模式时,每个控制器均可以接收来自用户的内容信息服务请求,生成网络优化缓存控制服务请求。例如,第二控制器200、第三控制器300,以及第四控制器400之间没有基于控制器之间的协同内容缓存控制,各级控制器根据用户内容信息服务请求或者网络优化缓存控制服务请求,基于本控制器控制的所属资源的网络状态信息和缓存状态信息,独立地对请求进行优化控制。

在本发明的实施例中,在控制模式为全分布式控制模式时,第二网络状态统计子模块210,用于在当前的控制模式为全分布式控制模式时,采集第二控制器200所属网络当前的网络状态信息作为第二网络状态信息。

第二缓存状态统计子模块220,用于在当前的控制模式为全分布式控制模式时,采集第二控制器200所属缓存的缓存状态信息作为第二缓存状态信息。

第二服务代理子模块230,用于接收用户请求,并在第二网络状态信息和第二缓存状态信息满足预设条件时,根据用户请求生成用于对第二控制器200所属网络和/或所属缓存中的第二控制器200内容缓存进行控制的第三请求。

在本发明的实施例中,该协同内容缓存控制系统包括:多个第三控制器300,第三控制器300用于在接收第二控制器200分发的第二控制信息时,根据第二控制信息中的控制器标识和缓存控制方式生成对同级的多个第三控制器300和/或下级的多个第四控制器400的内容缓存进行控制的第三控制信息,以及将第三控制信息分发至对应的第三控制器300和/或第四控制器400。

可选地,当第三控制器300为微基站级控制器时,第三控制器300主要完成基于该微基站视角的协同内容缓存优化控制。第三控制器300在接收第二控制器200分发的第二控制信息时,根据第二控制信息生成对同级的多个第三控制器300和/或下级的多个第四控制器400的内容缓存进行控制的第三控制信息,以及将第三控制信息分发至对应的第三控制器300和/或第四控制器400。

可选地,参见图2,第三控制器300包括:第三网络状态统计子模块310、第三缓存状态统计子模块320、第三服务代理子模块330、第三控制信息生成子模块340、第三分发子模块350。其中,

第三网络状态统计子模块310,用于根据当前的控制模式采集多个第四控制器400和/或同级的多个第三控制器300所属网络当前的网络状态信息作为第三网络状态信息,并将第三网络状态信息上报至第二控制器200。

第三缓存状态统计子模块320,用于根据当前的控制模式采集多个第四控制器400和/或同级的多个第三控制器300所属缓存当前的缓存状态信息作为第三缓存状态信息,并将第三缓存状态信息上报至第二控制器200。

第三服务代理子模块330,用于接收用户请求,并在第三网络状态信息和第三缓存状态信息满足预设条件时,生成第四请求,其中,第四请求包括用户请求和/或用于对同级的多个第三控制器300和/或下级的多个第四控制器400的内容缓存进行控制的请求。

第三控制信息生成子模块340,用于根据当前的控制模式接收或者不接收第二控制器200分发的第二控制信息,并根据第三网络状态信息和第三缓存状态信息生成用于对同级的多个第三控制器300和/或下级的多个第四控制器400的内容缓存进行控制的第三控制信息。

第三分发子模块350,用于将第三控制信息分发至同级的多个第三控制器300和/或下级的多个第四控制器400中,以使所标记的控制器根据第三控制信息和缓存控制方式对内容缓存进行控制。

作为一种示例,参见图7,当协同内容缓存控制器为微基站级控制器时,微基站级控制器与上一级协同内容缓存控制器接口子模块完成本微基站级控制器与宏基站级控制器之间的控制信息交互;与下一级协同内容缓存控制器接口子模块主要完成本微基站级控制器与微云簇头级控制器之间的控制信息交互;同级协同内容缓存控制器接口子模块完成本微基站级控制器与其他微基站级控制器之间的控制信息交互;所属资源控制接口子模块完成本微基站级控制器与其所控制的网络资源和内容缓存资源的控制信息交互;基于软件定义的控制器控制子模块用于完成控制本微基站级控制器和基于虚拟控制器簇的控制器之间的控制器控制功能。

值得注意的是,由于微基站部署通常用于热点地区覆盖,而热点地区的流量负载可能因为用户终端的移动性而发生变化,因此,可以基于控制器对微蜂窝小区实施动态优化策略,例如,在用户终端较少时,关闭其内容缓存控制器功能、去激活微基站级控制器的部分功能子模块等,以便最大限度地优化移动无线接入网络资源的利用,降低移动无线接入网络的能耗。因此,基于微基站级控制器的第三控制信息生成子模块340可以具有可激活和去激活两种状态,当系统处于不同的控制模式时,第三控制信息生成子模块340的配置状态可能不同。当第三控制信息生成子模块340处于激活状态时,微基站级控制器拥有第三控制信息生成子模块340的功能,否则,第三控制信息生成子模块340的功能可以由其上一级的宏基站级控制器完成。

例如,当微基站级控制器的第三控制信息生成子模块340处于激活状态时,基于微基站级控制器的第三分发子模块350接收来自第三控制信息生成子模块340生成的第三控制信息,并将第三控制信息分发给相关的微云簇头级控制器和终端级控制器以及所属网络和缓存资源;当微基站级控制器的第三控制信息生成子模块340处于去激活状态时,微基站级控制器不再完成其第三控制信息生成子模块340的功能,而是只接收来自宏基站级控制器分发的第二控制信息,并根据第二控制信息生成对同级的多个微基站级控制器和/或下级的多个微云簇头级控制器的内容缓存进行控制的第三控制信息,以及将第三控制信息分发至对应的微基站级控制器和/或微云簇头级控制器以及所属网络和缓存资源。

作为一个实例,可以基于第二控制器200优化第三控制器300的个数,例如,参见图12,图12为本发明实施例中基于宏基站级控制器优化微基站级控制器个数的工作流程示意图,其中,网络资源状态信息评价指标可以是特定链路的带宽、宏小区的吞吐量、基于宏小区的系统总能耗、用于缓存的网络负载流量、本宏基站级控制器覆盖区域的用户流量等,内容缓存资源状态信息评价指标可以是终端用于缓存带来的能耗、基于内容信息的缓存和传输代价、用户的内容服务流量等。控制器个数优化算法可以选择微基站的能耗、微基站之间的负载均衡、内容信息的命中率、接入延时等评价指标作为优化目标进行微基站级控制器个数的优化。

在本发明的实施例中,该协同内容缓存控制系统包括:多个第四控制器400,用于在接收到第三控制信息时,根据第三控制信息中的控制器标识、缓存控制方式和所控制的内容信息标识生成对同级的多个第四控制器400和/或下级的多个终端级控制器500的内容缓存进行控制的第四控制信息,以及将第四控制信息分发至对应的第四控制器400和/或终端级控制器500。

可选地,当第四控制器为微云簇头级控制器时,第四控制器400主要完成基于微云簇头级视角的协同内容缓存优化控制。第四控制器400在接收到第三控制信息时,根据第三控制信息生成对同级的多个第四控制器400和/或下级的多个终端级控制器500的内容缓存进行控制的第四控制信息,以及将第四控制信息分发至对应的第四控制器400和/或终端级控制器500以及所属网络和缓存资源。

一些实施例中,参见图2,第四控制器400包括:第四网络状态统计子模块410、第四缓存状态统计子模块420、第四服务代理子模块430、第四控制信息生成子模块440,以及第四分发子模块450。

第四网络状态统计子模块410,用于根据当前的控制模式采集同级的多个第四控制器400所属网络当前的网络状态信息和/或下级的多个终端级控制器500所属网络当前的网络状态信息作为第四网络状态信息,并将第四网络状态信息上报至第三控制器300。

第四缓存状态统计子模块420,用于根据当前的控制模式采集同级的多个第四控制器400的缓存状态信息和/或下级的多个终端级控制器500所属缓存当前的缓存状态信息作为第四缓存状态信息,并将第四缓存状态信息上报至第三控制器300。

第四服务代理子模块430,用于根据当前的控制模式接收或者不接收用户请求,并在第四网络状态信息和第四缓存状态信息满足预设条件时,生成第五请求,其中,第五请求包括用户请求和/或用于对同级的多个第四控制器400和/或多个终端级控制器500的内容缓存进行优化控制的请求。

第四控制信息生成子模块440,用于根据当前的控制模式接收或者不接收第三控制器300分发的第三控制信息,并根据第四网络状态信息和第四缓存状态信息生成用于对同级的多个第四控制器400和/或多个终端级控制器500的内容缓存进行控制的第四控制信息。

第四分发子模块450,用于将第四控制信息分发至控制器标识所标记的控制器中,以使所标记的控制器对内容缓存进行控制。

作为一种示例,参见图7,当协同内容缓存控制器为微云簇头级控制器时,微云簇头级控制器与上一级协同内容缓存控制器接口子模块完成本微云簇头级控制器与微基站级控制器之间的控制信息交互;与下一级协同内容缓存控制器接口子模块主要完成本微云簇头级控制器与终端级控制器之间的控制信息交互;同级协同内容缓存控制器接口子模块完成与本微云簇头级控制器与其他微云簇头级控制器之间的控制信息交互;所属资源控制接口子模块完成本微云簇头级控制器与其所控制的网络资源和内容缓存资源的控制信息交互;基于软件定义的控制器控制子模块用于完成控制本微云簇头级控制器和基于虚拟控制器簇的其他控制器之间的控制器控制功能。

值得注意的是,由于微云组网的动态性,即微云簇头本身的可变性及其微云成员可能随时会退出/加入到微云中来,因此,特殊地,单个用户终端作为微云的成员,也可以看成是一个微云簇头。另外,由于微云簇头的能耗限制,可以对微云簇头级控制器的功能实施动态优化策略,例如,在用户不使用内容信息缓存功能时,关闭其内容缓存控制器功能、去激活内容缓存控制器的部分功能子模块等,以便最大限度地延长其续航时间。因此,基于微云簇头级控制器中与内容缓存控制相关的第四缓存状态统计子模块420、第四服务代理子模块430、第四控制信息生成子模块440和第四分发子模块450均可以具有可激活和去激活两种状态。例如,当微云簇头级控制器的第四控制信息生成子模块440处于激活状态时,第四控制信息生成子模块440可以生成第四控制信息,并将第四控制信息通过第四分发子模块450发送给相关的终端级控制器500;当第四控制信息生成子模块440处于去激活状态时,本微云簇头级控制器不再完成其第四控制信息生成子模块440,只接收来自其上一级的微基站级控制器分发的第三控制信息,并将第三控制信息分发至控制器标识(例如,控制器ID)所标记的控制器中,以使所标记的控制器对内容缓存进行控制。

作为一个优化控制实例,同样也可以基于微基站级控制器优化微云簇头级控制器的个数,基于微云级的网络资源状态信息评价指标可以是微云中特定链路的带宽、微云的总吞吐量、微云的总能耗、微云中用于缓存的网络负载流量、微基站级控制器所覆盖区域的用户数目等,内容缓存资源状态信息评价指标可以是微云中终端用于缓存的能耗、基于内容信息的缓存和传输代价等。控制器个数优化算法可以将微云用户流量、微云的总能耗、微云之间的负载均衡等指标作为优化目标进行微云簇头级控制器个数的优化。

在本发明的实施例中,该协同内容缓存控制系统包括:多个终端级控制器500,终端级控制器500用于根据第四控制信息获取所控制的内容信息标识对应的内容信息,并将内容信息存储在与终端级控制器500对应的终端缓存中,并根据第四控制信息中的缓存控制方式对终端级控制器500对应的终端的内容缓存进行控制。

可选地,为了支持系统的协同内容缓存控制功能,用户终端中也需要设置与协同内容缓存控制相关的功能模块,因此,可以在用户终端中形成终端级协同内容缓存控制器。

作为一种示例,参见图13,图13为本发明实施例中终端级协同内容缓存控制器的功能结构示意图,终端级协同内容缓存控制器包括的功能子模块有:服务代理子模块、网络状态统计子模块、缓存状态统计子模块、内容信息分析子模块、控制信息生成子模块、分发子模块、节点管理子模块、终端控制模式选择子模块、与上一级协同内容缓存控制器接口子模块、本节点所属资源控制接口子模块、本节点与其他终端的接口子模块,以及终端控制器控制子模块。其中,

1)服务代理子模块:用于根据收到的控制信息生成子模块的控制信息,向其所属的协同内容缓存控制器发出用户内容信息服务请求;

2)网络状态统计子模块:用于周期性地采集本节点的网络状态信息,并对网络状态信息进行分析,同时将该网络状态信息周期性地上报其所属的上一级协同内容缓存控制器和本节点的控制信息生成子模块,其中,网络状态信息主要包括本节点与移动无线接入网络以及与其他终端之间的通信资源状态、本节点的功耗等信息;

3)缓存状态统计子模块:用于周期性地采集本节点的缓存状态信息,并对该缓存状态信息进行分析,同时将缓存状态该信息周期性地上报其所属的上一级协同内容缓存控制器和本节点的控制信息生成子模块,其中,缓存状态信息主要包括本节点所属内容缓存单元的资源状态信息及其缓存的内容状态信息;

4)内容信息分析子模块:用于存储、分析和上报用户提出内容信息服务请求时的相关场景信息,将信息上报至其所属的上一级协同内容缓存控制器,作为上一级协同内容缓存控制器完成协同内容缓存优化控制的依据;用户内容信息服务的信息主要包括用户的移动性信息和移动性行为模式信息、地理位置信息和用户的内容信息偏好等信息;

5)控制信息生成子模块:本节点的内容信息服务应用程序向终端级控制器发出内容信息服务请求时,控制信息生成子模块则基于网络状态统计子模块的网络状态信息及其分析结果、缓存状态统计子模块的缓存状态信息及其分析结果,先针对该内容信息在本节点所属的内容缓存资源中进行查找,如果能够找到对应的内容信息,则向内容信息服务应用程序发送对应的内容信息,如果找不到对应的内容信息,则发送控制信息通知服务代理子模块生成用户内容信息服务请求,服务代理子模块通过与上一级内容协同缓存控制器的接口,将该请求发送给本终端所属的上一级协同内容缓存控制器;

6)分发子模块:接收来自上一级协同内容缓存控制器的分发子模块的分发信息,并根据本分发信息完成本终端内容缓存及其与其他终端之间的内容信息优化重置;

7)节点管理子模块:当本终端设置支持自组织组网的工作模式时,节点管理子模块用于完成本终端节点与其它终端节点之间的组网相关控制;

8)终端控制模式选择子模块:完成本用户终端是否支持自组织组网功能的设置选择;

9)与上一级协同内容缓存控制器的接口子模块:用于完成本终端级协同内容缓存控制器与其所归属的上一级协同内容缓存控制器之间的内容缓存控制信息交互;

10)本节点所属资源控制接口子模块:用于完成本终端级协同内容缓存控制器与其所属网络、内容缓存资源管理子模块之间的控制信息交互;

11)本节点与其它终端的接口子模块:当本终端设置支持自组织组网的工作模式时,本节点与其它终端的接口子模块用于完成本终端节点与其它终端节点之间的信息交互;

12)终端控制器控制子模块:当节点同时驻留微云簇头级控制器和终端级控制器时,终端控制器控制子模块完成本节点的控制器模式控制,即节点选择支持微云级控制器或者终端级控制器功能;

13)用户终端所属的网络资源和协同内容缓存资源包括四个功能单元,其主要功能包括:

13-1)本节点与网络相关资源管理:是指本节点所控制的网络资源的管理功能;

13-2)本节点的网络相关资源:主要是指本节点与移动无线接入网络的通信链路资源以及当本节点支持自组织组网时,与其它终端节点之间的通信链路资源;

13-3)本节点的内容缓存资源管理:是指本节点所控制的内容缓存资源管理,包括本节点所属的内容缓存单元的内容信息缓存能力、内容缓存资源使用率、内容缓存资源中的内容信息以及基于内容信息的缓存优化管理机制,例如包括本内容缓存单元的内容信息插入和移除机制;

13-4)本节点的内容缓存资源:是指本节点所控制的内容缓存单元的内容缓存资源。

值得注意的是,对终端级协同内容缓存控制器来说,续航能力一般的用户终端可以选择支持上述功能子模块,也可以针对上述功能子模块之间进行简化,即只支持其中的一些功能子模块的功能,以便适应部分终端功能简单、低功耗的局限性;对续航能力比较强的用户终端,则可以选择同时支持微云簇头级控制器和终端级控制器的功能,则本用户终端既可以成为微云簇头节点,也可以成为一般的用户终端。

需要说明的是,在基于分级的协同内容缓存控制系统中,宏基站级、微基站级和微云簇头级控制器分别控制其所属的缓存资源的内容信息插入和信息移除,由于微基站的设置与否与其所覆盖热点区域的用户流量有关,微云的成员由于其移动性也形成动态微云的组网,因此微基站级和微云簇头级控制器对协同内容缓存控制功能的支持也应该与其所控制区域的用户流量及其组网情况相关,即当某个微云中的用户数较少时,微云所属的微基站控制器可以去除微云簇头级控制器及其组成的微云;同理,当微基站级控制器所属的用户及其内容服务较少时,宏基站级控制器可以选择去激活本微基站级控制器及其缓存资源。因此,上一级控制器可以根据各所属控制器上报的网络状态和缓存状态信息统计分析结果,自适应地对其所属控制器是否激活进行优化,同时也可以优化该控制器所控制的内容缓存资源。

在本发明的实施例中,该协同内容缓存控制系统包括:虚拟控制器簇生成模块600,用于基于至少两种的预设控制器生成不同的虚拟控制器簇的组合,并控制协同内容缓存控制系统在不同的虚拟控制器簇的组合中切换,协同内容缓存控制系统根据第一请求对不同虚拟控制器簇组合内的控制器的内容缓存进行控制,其中,不同的虚拟控制器簇的组合中所包含的预设控制器不同。

在本发明的实施例中,虚拟控制器簇生成模块600还用于:在控制模式为第二类控制模式时,基于至少两种的预设控制器生成不同的虚拟控制器簇的组合。

在本发明的实施例中,虚拟控制器簇生成模块600包括:

获取子模块610,用于获取接收到第一请求的控制器标识对应的控制器。

判断子模块620,用于判断对应的控制器的内容缓存中是否存在与第一请求中内容信息标识对应的内容信息。

确定子模块630,用于在不存在与第一请求中内容信息标识对应的内容信息时,将对应的控制器确定为目标控制器。

配置子模块640,用于将目标控制器配置为虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器,以及选择与目标控制器相邻的控制器配置为虚拟控制器簇的成员控制器。

在本发明的实施例中,虚拟控制器簇的簇头控制器例如可以为宏基站级控制器,或者,也可以为微基站级控制器,对此不作限制。

可选地,当控制器拓扑结构和移动无线接入网络缓存节点拓扑结构不同时,该协同内容缓存控制系统可以支持一种虚拟的协同内容缓存控制器架构,即当该协同内容缓存控制系统以支持基于某一优化目标为目的时,可以临时形成以某一个协同内容缓存控制器为簇头控制器,以该簇头控制器与其他与之进行协同内容缓存控制的控制器为成员控制器的一个虚拟控制器簇。

可选地,基于某一优化目标生成的虚拟控制器簇的控制模式属于一种临时的、扁平化的控制模式,具体来说,首先获取接收到第一请求的控制器标识对应的控制器(例如,控制器ID),在控制器所属的内容缓存中不存在与第一请求中内容信息标识对应的内容信息时,将该控制器确定为目标控制器,而后将目标控制器配置为虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器,根据特定的成员控制器配置规则,选择与虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器有关联的全部或者部分控制器为虚拟控制器簇的成员控制器,形成一个临时的控制器簇。因此,虚拟控制器簇可以按照基于集中式控制模式工作,即虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器完成控制信息生成功能,虚拟控制器簇的成员控制器仅完成网络状态统计、缓存状态统计,以及控制信息分发的功能。

具体地,虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器获取与其相邻的各个控制器ID,而后虚拟簇头控制器向其上级、同级、下级控制器发送虚拟控制器簇关联信息,其中,关联信息中含有本次虚拟控制器簇的ID号,虚拟簇头控制器接收来自相邻的控制器的虚拟控制器关联信息应答消息,向发送应答消息的相邻的控制器发送虚拟控制器簇邀请消息,虚拟簇头控制器根据接收到的虚拟控制器簇邀请应答消息形成虚拟控制器簇。虚拟簇头控制器对虚拟控制器簇的网络状态和缓存状态进行更新,更新的控制状态信息包含但不限于虚拟簇头控制器和成员控制器之间的实时控制关系拓扑图,包括基于物理网络拓扑的分层控制器控制拓扑图以及目前在虚拟簇头控制器上存在的虚拟控制器簇的控制拓扑图;此外,更新的控制状态信息还包括对应于一个虚拟控制器簇相关的各个控制器对其所控制资源的使能信息和允许的操作信息,即记录了对本虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器来说,该控制器具体对哪个虚拟控制器簇(簇ID)开放了哪些资源,对应于本虚拟控制器簇能够完成哪些控制功能。

值得注意的是,当虚拟控制器簇完成其优化控制过程后,由于本虚拟控制器簇将解散,因此,对应的该虚拟控制器簇的控制拓扑图及其相关控制状态信息也将被删除。

在完成上述状态信息的更新后,根据更新后的状态信息构建基于本次虚拟控制器的优化控制的优化目标及其约束条件,虚拟簇头控制器生成基于该优化目标的控制信息,而后,虚拟簇头控制器将控制信息分发至本次虚拟控制器簇的成员控制器,成员控制器根据分发结果完成对其所属缓存资源和内容信息的重置。

具体地,虚拟簇头控制器收集虚拟控制器簇所控制的网络和内容缓存资源状态信息,将第一请求转化为一个优化内容缓存问题,并基于虚拟簇头控制器的控制信息生成子模块给出该问题的优化结果,通过分发子模块将本优化结果分发至本次虚拟控制器簇所控制的成员控制器,如果第一请求是用户内容信息服务请求,则通知用户获取该内容信息的方式,用户根据内容获取信息,获取其所请求的内容信息;如果第一请求是网络优化内容缓存控制服务请求,则各个成员控制器根据分发结果对缓存资源和内容信息进行重置。

通过在控制模式为第二类控制模式时,生成虚拟控制器簇,能够完成基于某个控制器为视角的协同内容缓存优化控制,提升协同内容缓存控制方法的灵活性及适用性。

可选地,参见图2,该协同内容缓存控制系统还包括:配置模块700,用于对第一控制器100、多个第二控制器200、多个第三控制器300、多个第四控制器400,以及多个终端级控制器500的控制模式进行配置,并将配置后的控制模式写入预设配置表中。

通过对控制器的模式进行提前配置,并将配置后的控制模式写入预设配置表中,能够使协同内容缓存控制系统灵活地支持基于集中式、全分布式和混合式的控制器协同控制方式,提升协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

需要说明的是,由于服务请求可以是来自用户的内容信息服务请求,也可以是来自网络资源管理和缓存资源管理优化目标而产生的网络优化缓存控制服务请求,对于来自用户的内容信息服务请求,其处理方法为:

用户向其所在区域的控制器发送内容信息服务请求,控制器接收来自用户的内容信息服务请求,从中提取内容信息请求中所需的内容信息,并判断本控制器所控制区域的缓存中是否有该内容信息,若有,则本控制器基于其所控制的控制器及其缓存资源,收集网络和内容缓存资源的状态信息,将用户的内容信息服务请求转化为一个优化问题,通过本控制器的控制信息生成子模块,给出优化结果,通过本控制器的分发子模块向所属控制资源分发优化结果,所属资源根据针对该内容信息,进行缓存优化重置,本控制器通知用户获取其请求的内容信息;若无,则判断是否支持内容信息服务请求的上传,若是,则本控制器将无法满足的该内容信息服务请求上传至其上一级控制器,由上一级控制器开始其对本内容信息服务请求的处理过程;若否,则本控制器通过与其他控制器的信息交互,获得拥有该内容信息的控制器及其缓存信息,然后,本控制器基于其所控制的控制器及其缓存资源,收集网络和内容缓存资源的状态信息,进行基于该内容信息的协同内容缓存优化控制过程。

根据控制器的控制模式以及控制器的功能子模块使能配置,可以支持以下三种对用户内容信息服务请求的服务模式:

(1)全集中式服务模式

在集中式服务模式下,基于用户的内容信息服务请求在处于核心网中的全局控制器或者宏基站级控制器处进行集中式受理,例如,将用户的内容信息服务请求发送到全局控制器,全局控制器根据本内容信息服务请求、该用户是否支持自组织微云协同内容缓存控制模式、用户的状态,以及本全局控制器与其下属控制器的控制工作方式,通过用户与其所属的微云、微蜂窝小区或者宏小区的协同内容缓存控制器进行协同控制,完成对该用户内容信息服务请求的内容信息的缓存优化控制,并通知用户获取内容信息。

本模式从网络和应用的控制角度出发,易于完成基于全局控制的内容信息服务请求和内容缓存优化控制,内容信息的业务覆盖范围广,但是,会造成较大的用户接入时延,影响用户的服务质量体验。

(2)全分布式服务模式

在本模式下,用户的内容信息服务请求最初先发送到离自己最近的协同内容缓存控制器上,即如果用户支持基于微云自组织协同模式,则先发到微云簇头级控制器,反之,则先发送请求至微基站级控制器,由本协同内容缓存控制器根据该内容信息服务请求,查找对应的内容信息,完成对该用户内容信息服务请求的内容信息的获取控制。当基于微云簇头级或者微基站级控制器在其所控制的缓存区域内无法找到对应的内容信息时,则本控制器可以根据自身是否支持服务请求的上传,选择是否将该内容信息服务请求上传至其上一级的协同内容缓存控制器进行处理。

本模式将内容信息服务请求边缘化处理,充分利用内容信息的边缘缓存资源,因此,本模式具有较小的用户接入延时,但是,同时会导致边缘缓存内存储大量重复的内容信息,当用户内容信息服务请求的内容信息集中于重复的内容信息时,用户内容信息服务请求具有较大的内容命中率;当用户内容信息服务请求的内容信息比较分散而数量巨大时,由于边缘的缓存空间有限,不可能存储所有的信息,因此可能会导致用户内容信息服务请求的内容命中率下降。

(3)基于虚拟控制器簇的协同服务模式

在本模式下,用户的内容信息服务请求可以发送到宏基站级、微基站级或者微云簇头级控制器上,由本控制器处理该内容信息服务请求,当本控制器所控制缓存中存在所请求的内容信息时,给出基于该内容信息的协同缓存优化结果,并控制用户完成对该内容信息的获取;当该内容信息不在本控制器所控制区域的缓存中时,则该控制器发起以本控制器为簇头控制器的基于虚拟控制器簇的协同内容缓存控制,实现该用户内容信息服务请求对应的优化目标的内容缓存优化控制。

对于来自网络优化的内容缓存控制服务请求,其处理方法为:

由于各级协同内容缓存控制器具有网络状态统计子模块和缓存状态统计子模块,并由此可以生成针对当前网络和缓存状态的场景数据,服务代理子模块根据本场景数据可以判决是否产生网络优化的缓存控制服务请求,即以网络资源管理和缓存资源管理为优化目标,执行协同内容缓存优化控制。如果本控制器的服务代理子模块发出基于网络优化的内容缓存控制服务请求,则本控制器负责执行相关的优化过程,即全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器、微云簇头级控制器都可以发出基于本控制器所控制区域的网络优化为中心的内容缓存控制服务请求,并完成基于该控制器为核心的内容缓存优化控制。

在本发明的实施例中,还提供协同内容缓存优化控制方法,例如,基于内容信息流行度的主动信息内容缓存重置方法、基于内容信息服务请求挖掘结果的主动内容信息缓存重置方法,以及基于用户移动性的协同内容缓存控制方法。

基于内容信息流行度的主动信息内容缓存重置方法:定义某内容信息的流行度为与用户请求该内容信息次数成正比的一个参数。协同内容缓存控制器周期性地收集本控制器控制区域内的用户内容信息服务请求中对应的内容信息,在指定的时间窗内,针对这些信息进行统计和分析,基于内容信息的流行度对当前用户内容信息服务请求的内容信息进行排序,从排序结果中取出前N个内容信息,再基于本控制器的控制模式以及进行网络优化缓存控制时的不同评价指标,例如吞吐量、前传/回传的链路带宽、系统的总能耗、基于内容信息的缓存和传输代价等,对以本控制器为中心的虚拟控制器簇及其网络和缓存资源进行优化,给出基于本控制器的主动推送内容信息优化时刻以及需要分发推送的各个控制器ID及其对应的缓存和推送的具体内容信息,并在指定的优化时段(例如,网络的非高峰流量时段),对指定控制器的缓存进行内容信息的主动重置。

基于内容信息服务请求挖掘结果的主动内容信息缓存重置方法:在设定的时间窗内,针对用户对内容信息的服务请求以及用户的特征,例如年龄、文化程度、性别、偏好等进行数据分析,给出适合指定控制器所在区域和指定用户特征的内容信息排序,基于本内容信息和本区域的网络优化目标进行联合优化,给出内容缓存优化结果,并针对该优化结果进行内容信息的主动缓存重置。

基于用户移动性的协同内容缓存控制方法:以用户为中心,基于用户的移动性历史信息预测该用户未来经过的控制器及其所属区域,对用户内容信息服务请求的内容信息进行预先缓存,这样,可以减少用户由于移动带来的内容信息下载失败,更好地满足用户在移动期间的内容信息获取服务体验。

本实施例中,通过第一控制器在接收到第一请求时,根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与状态信息对应的控制信息,并将控制信息逐级分发至第二控制器、第三控制器、第四控制器,以及终端级控制器,能够完成基于全局优化视角的内容缓存优化控制,灵活地支持基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的不同协同内容缓存优化目标,提升该协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

图14为本发明一实施例提出的协同内容缓存控制方法的流程示意图。

参见图14,该协同内容缓存控制方法包括:

S141:在生成第一请求时,采集多个第二控制器上报的当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息,从预设配置表获取当前的控制模式,并根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,以及将第一控制信息分发至对应的控制器。

其中,第一控制信息中包括但不限于:控制器标识、缓存控制方式以及所控制的内容信息标识。

在本发明的实施例中,第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器的类型可以分别为全局控制器、宏基站级控制器、微基站级控制器,以及微云簇头级控制器中的任一种。

在本发明的实施例中,控制模式包括:第一类控制模式和第二类控制模式,其中,第一类控制模式为控制器拓扑结构和移动无线接入网络缓存节点拓扑结构相同的控制模式,第二类控制模式为控制器拓扑结构和移动无线接入网络缓存节点拓扑结构不同的控制模式。

在本发明的实施例中,可以采集多个第二控制器,和/或多个第三控制器,和/或多个第四级控制器所属网络当前的网络状态信息作为第一网络状态信息;采集多个第二控制器,和/或多个第三控制器,和/或多个第四控制器所属缓存当前的缓存状态信息作为第一缓存状态信息;接收用户请求,并根据用户请求触发判断第一网络状态信息和第一缓存状态信息是否满足预设条件,在满足预设条件时,生成第一请求,其中,第一请求中包括:与用户请求对应的内容信息标识;根据第一请求中的内容信息标识获取与内容信息标识对应的内容信息所存储的存储缓存,并获取存储缓存对应的控制器标识,并基于存储缓存的历史缓存数据,以及发送用户请求的终端的历史地理位置信息,生成预测位置信息;根据第一请求中的内容信息标识和预设配置表生成与当前的第一网络状态信息和第一缓存状态信息对应的第一控制信息,其中,第一控制信息用于对存储缓存对应的控制器标识和/或预测位置信息指向的网络中的控制器标识所标记控制器的内容缓存进行控制;将第一控制信息分发至存储缓存对应的控制器标识和/或预测位置信息指向的网络中的控制器标识所标记控制器中,以使所标记的控制器根据第一控制信息和缓存控制方式对内容缓存进行控制。

一些实施例中,参见图15,在步骤S141之前还包括:

S151:对第一控制器、多个第二级控制器、多个第三控制器、多个第四控制器,以及多个终端级控制器的控制模式进行配置,并将配置后的控制模式写入预设配置表中。

本步骤中,通过对控制器的模式进行提前配置,并将配置后的控制模式写入预设配置表中,能够使协同内容缓存控制系统灵活地支持基于集中式、全分布式和混合式的控制器协同控制方式,提升协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

S142:接收第一控制器分发的第一控制信息,并根据第一控制信息中的控制器标识和缓存控制方式生成对同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器的内容缓存进行控制的第二控制信息,以及将第二控制信息分发至对应的第二控制器和/或第三控制器。

在本发明的实施例中,第一类控制模式包括:集中式控制模式,在控制模式为集中式控制模式时,可以采集多个第三控制器所属网络当前的网络状态信息和多个第三控制器上报的多个第四控制器所属网络当前的网络状态信息作为第二网络状态信息;采集多个第三控制器所属缓存当前的缓存状态信息和多个第三控制器上报的多个第四控制器所属缓存当前的缓存状态信息作为第二缓存状态信息;接收用户请求,并在第二网络状态信息和第二缓存状态信息满足预设条件时,根据用户请求和第一控制信息生成第二请求,其中,第二请求包括但不限于内容信息的标识;根据第二请求中的内容信息标识获取与内容信息标识对应的内容信息所存储的存储缓存,并获取存储缓存对应的控制器标识,并基于存储缓存的历史缓存数据,以及发送用户请求的终端的历史地理位置信息,生成终端的预测位置信息;根据第二请求中的内容信息标识和预设配置表生成与当前的第二网络状态信息和第二缓存状态信息对应的第二控制信息,其中,第二控制信息用于对控制器标识所标记的同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器的内容缓存进行控制;将第二控制信息分发至终端的预测位置信息指向的网络中的控制器标识所标记的同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器中,以使所标记的控制器根据第二控制信息和缓存控制方式对内容缓存进行控制。

在本发明的实施例中,第一类控制模式还包括:混合式控制模式,在控制模式为混合式控制模式时,可以采集多个第三控制器所属网络当前的网络状态信息和多个第三控制器上报的多个第四控制器所属网络当前的网络状态信息作为第二网络状态信息;采集多个第三控制器所属缓存当前的缓存状态信息和多个第三控制器上报的多个第四控制器所属缓存当前的缓存状态信息作为第二缓存状态信息;接收用户请求,并在第二网络状态信息和第二缓存状态信息满足预设条件时,根据用户请求和第一控制信息生成第二请求,其中,第二请求包括但不限于:内容信息的标识;第二请求中的内容信息标识获取与内容信息标识对应的内容信息所存储的存储缓存,并获取存储缓存对应的控制器标识,并基于存储缓存的历史缓存数据,以及发送用户请求的终端的历史地理位置信息,生成终端的预测位置信息;接收第一控制器分发的第一控制信息,并接收同级的多个第二控制器分发的第二控制信息,其中,第二控制信息用于对控制器标识所标记的同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器的内容缓存进行控制;将第二控制信息分发至终端的预测位置信息指向的网络中的控制器标识所标记的同级的多个第二控制器和/或下级的多个第三控制器中,以使所标记的控制器根据第二控制信息和缓存控制方式对内容缓存进行控制。

在本发明的实施例中,第一类控制模式还包括:全分布式控制模式,在控制模式为全分布式控制模式时,可以在当前的控制模式为全分布式控制模式时,采集本第二控制器所属网络当前的网络状态信息作为第二网络状态信息;采集本第二控制器所属缓存的缓存状态信息作为第二缓存状态信息;接收用户请求,并在第二网络状态信息和第二缓存状态信息满足预设条件时,根据用户请求生成用于对第二控制器所属网络和/或所属缓存中的第二控制器内容缓存进行控制的第三请求;根据第二请求中的内容信息标识获取与内容信息标识对应的内容信息所存储的存储缓存,并获取存储缓存对应的控制器标识,并基于存储缓存的历史缓存数据,以及发送用户请求的终端的历史地理位置信息,生成终端的预测位置信息;根据第二请求中的内容信息标识和预设配置表生成与当前的第二网络状态信息和第二缓存状态信息对应的第二控制信息,其中,第二控制信息用于对本第二控制器所属的内容缓存资源和网络资源进行控制;将第二控制信息分发至本第二控制器所属的缓存和网络资源。

S143:接收第二控制器分发的第二控制信息,根据第二控制信息中的控制器标识和缓存控制方式生成对同级的多个第三控制器和/或下级的多个第四控制器的内容缓存进行控制的第三控制信息,以及将第三控制信息分发至对应的第三控制器和/或第四控制器。

在本发明的实施例中,可以根据当前的控制模式采集多个第四控制器和/或同级的多个第三控制器所属网络当前的网络状态信息作为第三网络状态信息,并将第三网络状态信息上报至第二控制器;根据当前的控制模式采集多个第四控制器和/或同级的多个第三控制器所属缓存当前的缓存状态信息作为第三缓存状态信息,并将第三缓存状态信息上报至第二控制器;根据接收用户请求,并在第三网络状态信息和第三缓存状态信息满足预设条件时,根据用户请求生成第四请求,其中,第四请求包括用户请求和/或用于对同级的多个第三控制器和/或下级的多个第四控制器的内容缓存进行控制的请求;根据当前的控制模式接收或者不接收第二控制器分发的第二控制信息,并根据第三网络状态信息和第三缓存状态信息生成用于对同级的多个第三控制器和/或下级的多个第四控制器的内容缓存进行控制的第三控制信息;将第三控制信息分发至同级的多个第三控制器和/或下级的多个第四控制器中,以使所标记的控制器根据第三控制信息和缓存控制方式对内容缓存进行控制。

S144:接收第三控制信息,根据第三控制信息中的控制器标识、缓存控制方式和所控制的内容信息标识生成对同级的多个第四和/或下级的多个终端级控制器的内容缓存进行控制的第四控制信息,以及将第四控制信息分发至对应的第四控制器和/或终端级控制器。

在本发明的实施例中,可以根据当前的控制模式采集同级的多个第四控制器所属网络当前的网络状态信息和/或下级的多个终端级控制器所属网络当前的网络状态信息作为第四网络状态信息,并将第四网络状态信息上报至第三控制器;根据当前的控制模式采集同级的多个第四控制器所属缓存当前的缓存状态信息和/或下级的多个终端级控制器所属缓存当前的缓存状态信息作为第四缓存状态信息,并将第四缓存状态信息上报至第三控制器;根据当前的控制模式接收或者不接收用户请求,并在第四网络状息和第四缓存状态信息满足预设条件时,生成第五请求,其中,第五请求包括用户请求和/或用于对同级的多个第四控制器和/或多个终端级控制器的内容缓存进行控制的请求;根据当前的控制模式接收或者不接收第三控制器分发的第三控制信息,并根据第四网络状态信息和第四缓存状态信息生成用于对同级的多个第四控制器和/或多个终端级控制器的内容缓存进行控制的第四控制信息;将第四控制信息分发至控制器标识所标记的控制器中,以使所标记的控制器对内容缓存进行控制。

S145:根据第四控制信息获取所控制的内容信息标识对应的内容信息,并将内容信息存储在与终端级控制器对应的终端缓存中,并根据第四控制信息中的缓存控制方式对终端级控制器对应的终端的内容缓存进行控制。

S146:基于至少两种的预设控制器生成不同的虚拟控制器簇的组合,并控制协同内容缓存控制系统在不同的虚拟控制器簇的组合中切换,协同内容缓存控制系统根据第一请求对不同虚拟控制器簇组合内的控制器的内容缓存进行控制,其中,不同的虚拟控制器簇的组合中所包含的预设控制器不同。

在本发明的实施例中,可以在控制模式为第二类控制模式时,基于至少两种的预设控制器生成不同的虚拟控制器簇的组合。

在本发明的实施例中,可以获取接收到第一请求的控制器标识对应的控制器;判断对应的控制器的内容缓存中是否存在与第一请求中内容信息标识对应的内容信息;在不存在与第一请求中内容信息标识对应的内容信息时,将对应的控制器确定为目标控制器;将目标控制器配置为虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器,以及将与目标控制器相邻的控制器配置为虚拟控制器簇的成员控制器。

在本发明的实施例中,虚拟控制器簇的簇头控制器例如可以为宏基站级控制器,或者,可以为微基站级控制器,对此不作限制。

可选地,基于某一优化目标生成的虚拟控制器簇的控制模式属于一种临时的、扁平化的控制模式,具体来说,首先获取接收到第一请求的控制器标识对应的控制器(例如,控制器ID),在控制器的内容缓存中不存在与第一请求中内容信息标识对应的内容信息时,将该控制器确定为目标控制器,而后将目标控制器配置为虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器,根据特定的成员控制器配置规则,选择与虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器有关联的全部或者部分控制器为虚拟控制器簇的成员控制器,形成一个临时的控制器簇。因此,虚拟控制器簇可以按照基于集中式控制模式工作,即虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器完成控制信息生成功能,虚拟控制器簇的成员控制器仅完成网络状态统计、缓存状态统计,以及控制信息分发的功能。

具体地,虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器获取与其相邻的各个控制器ID,而后虚拟簇头控制器向其上级、同级、下级控制器发送虚拟控制器簇关联信息,其中,关联信息中含有本次虚拟控制器簇的ID号,虚拟簇头控制器接收来自相邻的控制器的虚拟控制器关联信息应答消息,向发送应答消息的相邻的控制器发送虚拟控制器簇邀请消息,虚拟簇头控制器根据接收到的虚拟控制器簇邀请应答消息形成虚拟控制器簇。虚拟簇头控制器对虚拟控制器簇的网络状态和缓存状态进行更新,更新的控制状态信息包含但不限于虚拟簇头控制器和成员控制器之间的实时控制关系拓扑图,包括基于物理网络拓扑的分层控制器控制拓扑图以及目前在虚拟簇头控制器上存在的虚拟控制器簇的控制拓扑图;此外,更新的控制状态信息还包括对应于一个虚拟控制器簇相关的各个控制器对其所控制资源的使能信息和允许的操作信息,即记录了对于本虚拟控制器簇的虚拟簇头控制器来说,该控制器具体对哪个虚拟控制器簇(簇ID)开放了哪些资源,对应于本虚拟控制器簇能够完成哪些控制功能。

值得注意的是,当虚拟控制器簇完成其优化控制过程后,由于本虚拟控制器簇将解散,因此,对应的该虚拟控制器簇的控制拓扑图及其相关控制状态信息也将被删除。

在完成上述状态信息的更新后,根据更新后的状态信息构建基于本次虚拟控制器的优化控制的优化目标及其约束条件,虚拟簇头控制器生成基于该优化目标的控制信息,而后,虚拟簇头控制器将控制信息分发至本次虚拟控制器簇的成员控制器,成员控制器根据分发结果完成对其所属缓存资源和内容信息的重置。

具体地,虚拟簇头控制器收集虚拟控制器簇所控制的网络和内容缓存资源状态信息,将第一请求转化为一个优化内容缓存问题,并基于虚拟簇头控制器的控制信息生成子模块给出该问题的优化结果,通过分发子模块将本优化结果分发至本次虚拟控制器簇所控制的成员控制器,同时,如果第一请求是用户内容信息服务请求,则通知用户获取该内容信息的方式,用户根据内容获取信息,获取其所请求的内容信息;如果第一请求是网络优化的内容缓存控制服务请求,则成员控制器根据分发结果完成对相关缓存资源和内容信息的重置。

通过在控制模式为第二类控制模式时,生成虚拟控制器簇,能够完成基于某个控制器为视角的协同内容缓存优化控制,提升协同内容缓存控制方法的灵活性及适用性。

需要说明的是,前述图1-图13实施例中对协同内容缓存控制系统实施例的解释说明也适用于该实施例的协同内容缓存控制方法,其实现原理类似,此处不再赘述。

本实施例中,通过第一控制器在接收到第一请求时,根据第一请求中的内容信息标识和控制模式生成与状态信息对应的控制信息,并将控制信息逐级分发至第二控制器、第三控制器、第四控制器,以及终端级控制器,能够完成基于全局优化视角的内容缓存优化控制,灵活地支持基于用户为中心和/或基于网络优化为中心的不同协同内容缓存优化目标,提升该协同内容缓存控制方法的可扩展性和灵活性。

需要说明的是,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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