一种蜂窝网络中的内容缓存方法及蜂窝网络系统与流程

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种蜂窝网络中的内容缓存方法及蜂窝网络系统。

背景技术：

移动互联网的发展日新月异，已经渐渐发展为人们生活中不可缺少的一部分，移动终端更新速度越来越快，蜂窝网络的数据流呈现出爆炸式增长，这不仅要求移动网络提供极高的数据传输速率，还要求较低的传输时延。

5g网络包括宏基站和小基站两种基站，形成分层网络。其中，宏基站主要负责信令控制和移动通信，在每个宏基站的范围内，小基站密集部署，主要负责提高网络容量。宏基站和小基站的覆盖范围分别称作宏小区和小小区。宏基站和小基站之间通过x.2链路相连，可以互相传递信令和数据，上述x.2链路是指一个节点到相邻节点的一段物理线路，宏基站和小基站都可以设置缓存器以缓存内容，当用户终端发出请求时，如果基站缓存器已经存储了用户请求的数据，便可以直接响应请求并传输内容给客户。当用户从一个小区移动到另一个小区时，基站随之发生切换，例如，当用户从一个宏小区移动到另一个宏小区时，便切换到之后的宏小区内的宏基站。然而，切换后的基站不一定缓存有用户请求的数据，这样一来，缓存将发生中断，即缓存内容没有随着用户终端的移动而从一个基站迁移至另一个基站，切换后的基站就必须从核心网获取相应的内容然后传输至用户。

因缓存中断而从核心网获取数据时，由于从核心网获取数据需通过链路上的多个节点进行转发，导致用户终端接收数据时的传输时延增大。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种蜂窝网络中的内容缓存方法及缓存系统，以解决由于缓存中断导致的基站必须从核心网获取目标下载内容，传输时延增加的问题。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种蜂窝网络中的内容缓存方法，应用于蜂窝网络系统，所述蜂窝网络系统包括：当前基站，与所述当前基站交互的相邻基站，与所述当前基站和所述相邻基站连接的移动边缘计算服务器mec(mobileedgecomputing，移动边缘计算)，以及与所述相邻基站连接的用户终端，所述方法包括：

所述用户终端基于多个邻区的rsrp(referencesignalreceivingpower，参考信号接收功率)，计算小区转移概率，并将所述小区转移概率发送至所述相邻基站；所述邻区为与所述用户终端所归属小区的小区范围存在重叠的小区，所述小区转移概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站的小区转移到所述当前基站的小区的概率；

所述相邻基站计算所述用户终端的下载未完成概率，并将所述下载未完成概率发送至所述当前基站，所述下载未完成概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站转移至所述当前基站前，所述相邻基站向用户终端传输目标下载内容且传输未完成的概率；

所述当前基站根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求内容信息，确定当前小区内容流行度，所述历史请求内容信息包括：接入所述当前基站的所述用户终端的多个历史请求内容的名称，以及所述多个历史请求内容的历史请求次数；所述当前小区内容流行度用于表示所述多个历史请求内容在预设时间段内被请求的概率；

所述当前基站接收由所述相邻基站发送的所述小区转移概率，以及临近小区内容流行度，并基于所述小区转移概率，所述下载未完成概率和所述临近小区内容流行度，对所述当前小区内容流行度进行修正，得到修正后的小区内容流行度，并将所述修正后的小区内容流行度记录至所述小区内容流行度列表，所述临近小区内容流行度为所述相邻基站计算得到的自身的小区内容流行度；

所述mec接收由所述当前基站发送的修正后的小区内容流行度列表，并基于所述修正后的小区内容流行度列表，确定最优缓存布置矩阵，并将所述最优缓存布置矩阵发送至所述当前基站；所述最优缓存布置矩阵的各行表示各基站，所述最优缓存布置矩阵的各列表示各待下载内容，所述最优缓存布置矩阵中的各元素用于指示各基站是否对各待下载内容进行缓存；

所述当前基站基于所述最优缓存布置矩阵，对所述目标下载内容进行缓存，并将所述目标下载内容发送至所述用户终端。

可选的，所述用户终端基于多个相邻基站的rsrp，计算小区转移概率的步骤，包括：

所述用户终端利用第一预设表达式，计算小区转移概率，所述第一预设表达式为：

式中，yi表示所述用户终端转移到当前小区的小区转移概率，xi表示所述当前基站的参考信号接收功率rsrp，∑ixi表示所述多个邻区参考信号接收功率rsrp的和。

可选的，所述相邻基站计算所述用户终端的下载未完成概率的步骤包括：

所述相邻基站利用第二预设表达式，计算所述用户终端的下载未完成概率，所述第二预设表达式为：

式中，r表示数据传输速率，d表示预设时间段内所述用户终端移动轨迹长度，v表示用户终端的移动速度，b表示用户终端目标下载内容的大小。

可选的，所述当前基站包括：当前宏基站和当前小基站，所述基于所述小区转移概率，所述下载未完成概率，对所述当前小区内容流行度进行修正的步骤包括：

当所述当前基站为所述当前宏基站时，利用第三预设表达式，对所述当前基站的所述当前小区内容流行度进行修正，所述第三预设表达式为：

式中，p表示所述小区内容流行度，q表示所述下载未完成概率，t表示所述小区转移概率；n表示所述当前宏基站，f表示历史请求内容，表示所述当前宏基站n预设范围内的其他宏基站的集合，表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合，m表示所述当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合中的任意一个宏基站，n表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合中的任意一个小基站；pn,f表示所述当前宏基站的历史请求内容流行度，表示所述当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合对当前宏基站n的小区内容流行度的影响，表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合对当前宏基站n的内容流行度的影响；

当所述当前基站为所述当前小基站时，利用第四预设表达式，对所述当前基站的所述当前小区内容流行度进行修正，所述第四预设表达式为：

式中，p表示所述小区内容流行度，q表示所述下载未完成概率，t表示所述小区转移概率；n表示所述当前小基站，f表示历史请求内容，表示所述当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合，s表示所述当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合中的任意一个小基站，pn,f表示所述当前小基站的历史请求内容流行度，表示所述当前小基站n预设范围内的小基站的集合对当前小基站n的内容流行度的影响。

可选的，所述mec接收由所述当前基站发送的所述修正后的小区内容流行度，并基于所述修正后的小区内容流行度，确定所述最优缓存布置矩阵的步骤，包括：

所述mec利用第五预设表达式，计算最优缓存布置矩阵，所述第五预设表达式为：

s.t.∑b·xn,f≤cn∈nm∪ns

xn,f∈{0,1}

式中，θk,n,f表示服务质量qos时延保证参数，rn表示数据传输速率，e表示求θk,n,f的均值，b表示一项历史请求内容的大小，cn表示基站存储空间，xn,f表示所述缓存布置矩阵，n表示所述当前基站，nm表示所述当前基站预设范围内所有宏基站的集合，ns表示所述当前基站预设范围内所有小基站的集合；

表示蜂窝网络系统中所有基站的有效容量的总和，所述有效容量为达到预设时延条件的数据传输速率。

第二方面，本发明实施例提供了一种蜂窝网络系统，所述蜂窝网络系统包括：当前基站，与所述当前基站交互的相邻基站，与所述当前基站和所述相邻基站连接的移动边缘计算服务器mec，以及与所述相邻基站连接的用户终端，

所述用户终端，用于基于多个邻区的参考信号接收功率rsrp，计算小区转移概率，并将所述小区转移概率发送至所述相邻基站；所述邻区为与所述用户终端所归属小区的小区范围存在重叠的小区；所述小区转移概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站的小区转移到所述当前基站的小区的概率；

所述相邻基站，用于计算所述用户终端的下载未完成概率，并将所述下载未完成概率发送至所述当前基站，所述下载未完成概率用于表示所述用户终端从所述相邻基站转移至所述当前基站前，所述相邻基站向用户终端传输目标下载内容且传输未完成的概率；

所述当前基站，用于根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求内容信息，确定当前小区内容流行度，所述历史请求内容信息包括：接入所述当前基站的所述用户终端的多个历史请求内容的名称，以及所述多个历史请求内容的历史请求次数；所述当前小区内容流行度用于表示所述多个历史请求内容在预设时间段内被请求的概率；

所述当前基站，还用于接收由所述相邻基站发送的所述小区转移概率，以及临近小区内容流行度，并基于所述小区转移概率，所述下载未完成概率和所述临近小区内容流行度，对所述当前小区内容流行度进行修正，得到修正后的小区内容流行度，并将所述修正后的小区内容流行度记录至所述小区内容流行度列表，所述临近小区内容流行度为所述相邻基站计算得到的自身的小区内容流行度；

所述mec，用于接收由所述当前基站发送的修正后的小区内容流行度列表，并基于所述修正后的小区内容流行度列表，确定最优缓存布置矩阵，并将所述最优缓存布置矩阵发送至所述当前基站；所述最优缓存布置矩阵的各行表示各基站，所述最优缓存布置矩阵的各列表示各待下载内容，所述最优缓存布置矩阵中的各元素用于指示各基站是否对各待下载内容进行缓存；

所述当前基站，还用于基于所述最优缓存布置矩阵，对所述目标下载内容进行缓存，并将所述目标下载内容发送至所述用户终端。

可选的，所述用户终端具体用于：

利用第一预设表达式，计算小区转移概率，所述第一预设表达式为：

式中，yi表示所述用户终端转移到当前小区的小区转移概率，xi表示所述当前基站的参考信号接收功率rsrp，∑ixi表示所述多个邻区参考信号接收功率rsrp的和。

可选的，所述相邻基站，具体用于：

利用第二预设表达式，计算所述用户终端的下载未完成概率，所述第二预设表达式为：

式中，r表示数据传输速率，d表示预设时间段内所述用户终端移动轨迹长度，v表示用户终端的移动速度，b表示用户终端目标下载内容的大小。

可选的，所述当前基站包括：当前宏基站和当前小基站；

当所述当前基站为所述当前宏基站时，所述当前基站具体用于：

利用第三预设表达式，对所述当前基站的所述当前小区内容流行度进行修正，所述第三预设表达式为：

式中，p表示所述小区内容流行度，q表示所述下载未完成概率，t表示所述小区转移概率；n表示所述当前宏基站，f表示历史请求内容，表示所述当前宏基站n预设范围内的其他宏基站的集合，表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合，m表示所述当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合中的任意一个宏基站，n表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合中的任意一个小基站；pn,f表示所述当前宏基站的历史请求内容流行度，表示所述当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合对当前宏基站n的小区内容流行度的影响，表示所述当前宏基站n预设范围内的小基站的集合对当前宏基站n的内容流行度的影响；

当所述当前基站为所述当前小基站时，具体用于：

利用第四预设表达式，对所述当前基站的所述当前小区内容流行度进行修正，所述第四预设表达式为：

式中，p表示所述小区内容流行度，q表示所述下载未完成概率，t表示所述小区转移概率；n表示所述当前小基站，f表示历史请求内容，表示所述当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合，s表示所述当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合中的任意一个小基站，pn,f表示所述当前小基站的历史请求内容流行度，表示所述当前小基站n预设范围内的小基站的集合对当前小基站n的内容流行度的影响。

可选的，所述mec，具体用于：

利用第五预设表达式，计算最优缓存布置矩阵，所述第五预设表达式为：

s.t.∑b·xn,f≤cn∈nm∪ns

xn,f∈{0,1}

式中，θk，n，f表示服务质量qos时延保证参数，rn表示数据传输速率，e表示求θk,n,f的均值，b表示一项历史请求内容的大小，cn表示基站存储空间，xn,f表示所述缓存布置矩阵，n表示所述当前基站，nm表示所述当前基站预设范围内所有宏基站的集合，ns表示所述当前基站预设范围内所有小基站的集合；

表示蜂窝网络系统中所有基站的有效容量的总和，所述有效容量为达到预设时延条件的数据传输速率。

本发明实施例提供的一种蜂窝网络中的内容缓存方法及蜂窝网络系统，用户终端基于多个邻区的rsrp计算小区转移概率后，将小区转移概率传输至相邻基站，相邻基站计算用户终端的下载未完成概率，当前基站根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求内容信息，确定当前小区内容流行度，并通过由相邻基站发送的小区转移概率和下载未完成概率，对当前小区内容流行度进行修正，从而得到修正后的小区内容流行度，mec接收由当前基站发送的所述修正后的小区内容流行度列表，并基于修正后的小区内容流行度列表，确定当前基站的最优缓存布置矩阵，由于最优缓存布置矩阵中的各元素能够指示各基站是否对各待下载内容进行缓存，因此当前基站能够根据接收的最优缓存布置矩阵缓存目标下载内容并将目标下载内容发送至用户终端，因此，在用户终端从相邻基站移动至当前基站前，当前基站能够提前缓存目标下载内容，从而避免出现缓存中断问题，进而避免因缓存中断而从核心网获取数据时，由于从核心网获取数据需通过链路上的多个节点进行转发，导致用户终端接收数据时的传输时延增大的问题。当然，实施本发明的方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种蜂窝网络中的内容缓存方法应用的场景示意图；

图2为本发明实施例提供的一种蜂窝网络中的内容缓存方法的一种流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种蜂窝网络中的内容缓存方法的一种信令交互示意图；

图4为本发明实施例提供的一种蜂窝网络系统的架构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1示，为本发明实施例的蜂窝网络系统的场景示意图，如图1所示，宏基站m1、m2和m3，小基站s1、s2、s3、s4、s5、s6和s7，用户终端u1、u2、u3、u4、u5、u6和u7，mec，宏基站可以与本小区内的小基站以及相邻小区的宏基站进行数据传输，小基站可以与归属宏基站以及相邻小区的小基站进行数据传输，mec(mobileedgecomputing，移动边缘计算)可以与图1所示基站中的所有基站进行数据传输，用户终端可与连接的基站进行数据传输。

如图2所示，本发明实施例提供了一种蜂窝网络中的内容缓存方法，可以应用于图1所示的蜂窝网络系统，该过程可以包括以下步骤：

s101，用户终端基于多个邻区的rsrp，计算小区转移概率，并将小区转移概率发送至相邻基站。

本发明实施例中，每个用户终端都可以维护一个ncl(neighborcelllist，邻区列表)，ncl中包括pci(physicalcellidentity，物理小区标识)和邻区的rsrp两项内容，ncl可以由用户终端自动生成，pci可以用于区分不同小区的无线信号，mec可用pci识别不同的小区，rsrp是蜂窝网络中无线信号强度的关键参数，用户终端可以将邻区列表中的多个邻区的rsrp归一化，从而得到用户终端的小区转移概率。可以理解，由于一个基站的rsrp越大，意味着该基站离用户终端越近，则用户终端就越有可能转移到该基站的小区内，因此，小区转移概率可以基于rsrp得到。

本发明实施例的归一化处理可以通过当前基站的参考信号接收功率rsrp与多个邻区参考信号接收功率rsrp的和相除得到的结果，作为用户终端转移到当前小区的小区转移概率。

s102，相邻基站计算用户终端的下载未完成概率，并将下载未完成概率发送至当前基站，当前基站基于下载未完成概率和小区转移概率可更新本小区内容流行度。

本发明实施例中，下载未完成概率可以用于表示用户终端从相邻基站转移至当前基站前，相邻基站向用户终端传输目标下载内容且传输未完成的概率。可以理解，相邻基站可以基于数据传输速率，预设时间段内用户终端移动轨迹长度，用户终端的移动速度和用户终端目标下载内容的大小可计算出下载未完成概率。需要说明的是，上述预设时间段的起始时间点可以为用户终端开始移动时，预设时间段可以由管理人员根据实际业务需求设置，例如，设置为：5分钟，10分钟，或者15分钟。

s103，当前基站根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求信息，确定当前小区的内容流行度。

本发明实施例中，历史请求内容信息可以包括：接入当前基站的用户终端的多个历史请求内容的名称，例如，文件、视频，以及多个历史请求内容的历史请求次数。由于一个历史请求内容的历史请求次数越多，就表示该历史请求内容在预设时间段内被请求的概率越大，因此对多个历史请求内容的历史请求次数归一化后可以得到各个历史请求内容的小区内容流行度。

本发明实施例的归一化处理可以通过一项历史请求内容的被请求次数与当前基站内所有历史请求内容的被请求次数相除得到的结果，作为小区内容流行度，其中，上述小区内容流行度可以用于表示各历史请求内容在预设时间段内被请求的概率，上述预设时间段的起始时间点可以为当前基站接收到小区转移概率和下载未完成概率之时，预设时间段可以由管理人员根据实际业务需求设置，例如，设置为：5分钟，10分钟，或者15分钟。

本发明实施例中，当前基站可以利用预设的归一化公式，计算小区内容流行度，该预设的归一化公式可以为：

式中，fi表示一项历史请求内容的小区内容流行度，ai表示一项历史请求内容的被请求次数，∑iai表示当前基站内所有历史请求内容的被请求次数之和。

本发明实施例中，临近基站也可以计算自身的小区内容流行度，当然，临近基站计算自身的小区内容流行度的过程与当前基站计算自身的小区内容的过程一样，在此不作赘述。

s104，当前基站接收由相邻基站发送的小区转移概率，以及临近小区内容流行度，并基于小区转移概率，下载未完成概率和临近小区内容流行度，对当前小区内容流行度进行修正，得到修正后的小区内容流行度，并将修正后的小区内容流行度记录至小区内容流行度列表。

可以理解，当用户终端移动至当前小区与当前基站连接时，如果目标下载内容未下载完成，则可以向当前基站发送请求，以获取目标下载内容，因此当前基站需要提前缓存目标下载内容，在缓存目标下载内容前，当前基站可以基于相邻基站发送的小区转移概率和下载未完成概率修正小区内容流行度，小区内容流行度经过修正后，目标下载内容的流行度被提高，使得当前基站更有可能缓存目标下载内容，上述临近小区内容流行度为相邻基站计算得到的自身的小区内容流行度。

s105，mec接收由当前基站发送的修正后的小区内容流行度列表，并基于修正后的小区内容流行度列表，确定最优缓存布置矩阵，并将最优缓存布置矩阵发送至当前基站。

当前基站更新小区内容流行度后，由于需要通过最优缓存布置矩阵确定是否对目标下载内容进行缓存，因此需将修正后的小区内容流行度列表发送至mec，mec接收到系统中所有基站发送的修正后的小区内容流行度列表，以最大化系统的有效容量为目标，计算最优缓存布置矩阵，最优缓存布置矩阵中的各元素用于指示各基站是否对各待下载内容进行缓存。

其中，最优缓存布置矩阵可以表示为：

式中，xn，f为最优缓存布置矩阵，其中，最优缓存布置矩阵的各行表示各基站，最优缓存布置矩阵的各列表示各待下载内容，xni，fj表示第i个矩阵的第f个下载内容，如果xni，fj＝1，则表示基站i要对下载内容f进行缓存，如果xni，fj＝0，则表示基站i不需要对下载内容f进行缓存。

s106，当前基站基于最优缓存布置矩阵，对目标下载内容进行缓存，并将目标下载内容发送至用户终端。

当前基站可以接收mec发送的最优缓存布置矩阵，在矩阵中找到当前基站对应的行，按照该行中目标下载内容对应的元素的数值，判断是否对目标下载内容进行缓存，如果确定需要缓存，则将目标下载内容发送至用户终端。例如，该行中的有4个元素，对应的数值分别为0，1，1，0，其中0表示不缓存，1表示缓存，如果目标下载内容对应的元素为该行中的第2个元素，即该元素的数值为1，即该数值指示对该目标下载内容进行缓存。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，上述步骤s101，具体可以为：

用户终端可以利用第一预设表达式，计算小区转移概率，第一预设表达式为：

式中，yi表示用户终端转移到当前小区的小区转移概率，xi表示当前基站的参考信号接收功率rsrp，∑ixi表示多个邻区参考信号接收功率rsrp的和。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，上述步骤s102，具体可以为：

相邻基站利用第二预设表达式，计算用户终端的下载未完成概率，第二预设表达式为：

式中，r表示数据传输速率，d表示预设时间段内用户终端移动轨迹长度，v表示用户终端的移动速度，b表示用户终端目标下载内容的大小，上述预设时间段的起始时间点可以为用户终端开始移动时，预设时间段可以由管理人员根据实际业务需求设置，例如，设置为：5分钟，10分钟，或者15分钟。

相邻基站通过lbs(locationbasedservice，移动位置服务)基站定位法可以得到用户终端坐标，多次定位得到用户终端预设时间段内的移动轨迹，根据预设时间段和多次定位得到的移动轨迹，相邻基站可以估算出用户终端的移动速度和移动方向，结合用户终端目标缓存数据的大小和数据传送速率，从而计算出下载未完成概率,lbs基站定位法用于获取移动终端用户的位置信息。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，当前基站包括：当前宏基站和当前小基站，则上述步骤s104，具体可以为：

当前基站为当前宏基站时，当前宏基站可以利用第三预设表达式，对当前基站的小区内容流行度进行修正，第三预设表达式为：

式中，p表示小区内容流行度，q表示下载未完成概率，t表示小区转移概率；n表示当前宏基站，f表示历史请求内容，表示当前宏基站n预设范围内的其他宏基站的集合，表示当前宏基站n预设范围内的小基站的集合，m表示当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合中的任意一个宏基站，n表示当前宏基站n预设范围内的小基站的集合中的任意一个小基站，其中，上述预设范围表示蜂窝网络系统的覆盖范围，上述预设范围可以由管理人员根据实际业务需求设置，例如，设置为：50000平方米，100000平方米，或者150000平方米。

pn,f表示当前宏基站的历史请求内容流行度，表示当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合对当前宏基站n的小区内容流行度的影响，表示当前宏基站n预设范围内的小基站的集合对当前宏基站n的内容流行度的影响；

当前基站为当前小基站时，当前小基站可以利用第四预设表达式，对当前基站的小区内容流行度进行修正，第四预设表达式为：

式中，p表示小区内容流行度，q表示下载未完成概率，t表示小区转移概率；n表示当前小基站，f表示历史请求内容，表示当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合，s表示当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合中的任意一个小基站，pn,f表示当前小基站的历史请求内容流行度，表示当前小基站n预设范围内的小基站的集合对当前小基站n的内容流行度的影响。

本发明实施例中，由于宏基站覆盖范围大，小基站覆盖范围小，因此蜂窝网络的移动性管理策略会倾向于将移动速度快的用户终端接入到宏基站当中，这样一来，即使用户终端移动速度快也不用频繁地切换基站。针对这个移动性管理策略，可以将移动速度快的用户终端的目标下载内容尽可能缓存在宏基站中，反之，将移动速度慢的用户终端的目标下载内容缓存在小基站中。因此，宏基站和小基站的小区内容流行度修正公式不同。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，上述步骤s105，具体可以为：

mec利用第五预设表达式，计算最优缓存布置矩阵，第五预设表达式为：

s.t.∑b·xn,f≤cn∈nm∪ns

xn,f∈{0,1}

式中，θk,n,f表示服务质量qos时延保证参数，rn表示数据传输速率，e表示求θk,n,f的均值，b表示一项历史请求内容的大小，cn表示基站存储空间，xn,f表示缓存布置矩阵，n表示当前基站，nm表示当前基站预设范围内所有宏基站的集合，ns表示当前基站预设范围内所有小基站的集合。

为目标函数，表示蜂窝网络系统中所有基站的有效容量的总和，有效容量为达到预设时延条件的数据传输速率。上述预设时延条件可以由管理人员根据实际业务需求设置，例如，设置为：25ms，50ms，或者75ms。

第一个约束条件s.t.∑b·xn,f≤cn∈nm∪ns表示每个基站存储的数据总量不能超过存储容量限制，第二个约束条件xn,f∈{0，1}表示缓存布置矩阵中各元素为二进制变量。

qos保证因子θk,n,f中仅有xn,f一个变量，xn,f间接影响目标函数的大小，因为xn,f矩阵中的每一个元素都有0和1两种取值，所以xn,f矩阵会有多种取值方式，使得目标函数达到最大值的那个取值方式的xn，f矩阵为最优缓存布置矩阵。目标函数的求解方法包括凸优化、遗传算法、贪婪算法等。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，当前基站将目标缓存数据发送至用户中的过程可以包括：

当前基站为小基站时，当前小基站检索目标下载内容，如果当前小基站有目标下载内容，则发送至用户终端，如果没有，则将用户请求转发至当前小基站归属的宏基站。

宏基站检索目标下载内容，如果宏基站有目标下载内容，则发送至当前小基站，再由当前小基站发送至用户终端，如果没有，宏基站查找有目标下载内容的一个相邻小基站，命令相邻小基站发送目标下载内容至当前小基站，再由当前小基站发送至用户终端。

如用户终端u2移动到小基站s3的小区内，小基站s3检索本基站存储数据中是否有用户终端u2的目标下载内容，如果有，小基站s3将目标下载内容发送至用户终端u2，如果没有，小基站s3将用户终端u2的请求转发至归属宏基站m3，宏基站m3检索本基站存储数据中是否有用户终端u2的目标下载内容，如果与，就将目标下载内容发送至小基站s3，再由小基站s3发送至用户终端u2，如果没有，就查找相邻小基站s1和s2中是否有目标下载内容，如果小基站s1的存储数据中有，则宏基站m3命令小基站s1将目标下载内容发送至小基站s3，再由小基站s3发送至用户。

当前基站为宏基站时，当前宏基站检索目标下载内容，如果当前宏基站有目标下载内容，则发送至用户终端；如果没有，则将用户请求转发至邻近宏基站。

如果邻近宏基站有目标下载内容，则将目标下载内容发送至当前宏基站，再由当前宏基站发送至用户终端，如果邻近宏基站没有目标下载内容，则当前宏基站从核心网获取目标下载内容再发送至用户终端。

如果用户终端u3移动到宏基站m2的小区内，宏基站m2检索本基站存储数据中是否有用户终端u3的目标下载内容，如果有，宏基站m2将目标下载内容发送至用户终端u3，如果没有，则将用户终端u3请求转发至邻近宏基站m1和m3，如果邻近宏基站m1有用户终端u3的目标下载内容，则将目标下载内容发送至宏基站m2，再由宏基站m2发送至用户终端u3，如果邻近邻近宏基站m1和邻近宏基站m2都没有目标下载内容，则宏基站m2从核心网获取目标下载内容再发送至用户终端u3。

本发明实施例提供的一种蜂窝网络中的内容缓存方法，用户终端基于多个邻区的rsrp计算小区转移概率后，将小区转移概率传输至相邻基站，相邻基站计算用户终端的下载未完成概率，当前基站根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求内容信息，确定当前小区内容流行度，并通过由相邻基站发送的小区转移概率和下载未完成概率，对当前小区内容流行度进行修正，从而得到修正后的小区内容流行度，并将修正后的小区内容流行度记录至小区内容流行度列表；mec接收由当前基站发送的所述修正后的小区内容流行度列表，并基于修正后的小区内容流行度列表，确定当前基站的最优缓存布置矩阵，由于最优缓存布置矩阵中的各元素能够指示各基站是否对各待下载内容进行缓存，因此当前基站能够根据接收的最优缓存布置矩阵缓存目标下载内容并将目标下载内容发送至用户终端，因此，在用户终端从相邻基站移动至当前基站前，当前基站能够提前缓存目标下载内容，从而避免出现缓存中断问题，进而避免因缓存中断而从核心网获取数据时，由于从核心网获取数据需通过链路上的多个节点进行转发，导致用户终端接收数据时的传输时延增大的问题。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种蜂窝网络系统该蜂窝网络系统，包括：当前基站，与当前基站交互的相邻基站，与当前基站和相邻基站连接的移动边缘计算服务器mec，以及与相邻基站连接的用户终端。

用户终端201，用于将rsrp归一化，计算小区转移概率，并将小区转移概率发送至相邻基站；邻区为与用户终端所归属小区的小区范围存在重叠的小区；小区转移概率用于表示用户终端从相邻基站的小区转移到当前基站的小区的概率。

相邻基站202，用于计算用户终端的下载未完成概率，并将下载未完成概率发送至当前基站，下载未完成概率用于表示用户终端从相邻基站转移至当前基站前，相邻基站向用户终端传输目标下载内容且传输未完成的概率。

当前基站203，用于根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求内容信息，确定当前小区内容流行度，历史请求内容信息包括：接入当前基站的用户终端的多个历史请求内容的名称，以及多个历史请求内容的历史请求次数；当前小区内容流行度用于表示多个历史请求内容在预设时间段内被请求的概率。

其中，当前基站203还用于接收由相邻基站发送的小区转移概率，以及临近小区内容流行度，并基于小区转移概率，下载未完成概率和临近小区内容流行度，对当前小区内容流行度进行修正，得到修正后的小区内容流行度，并将修正后的小区内容流行度记录至小区内容流行度列表。

mec204，用于接收由当前基站发送的修正后的小区内容流行度列表，并基于修正后的小区内容流行度列表，确定最优缓存布置矩阵，并将最优缓存布置矩阵发送至当前基站；最优缓存布置矩阵的各行表示各基站，最优缓存布置矩阵的各列表示各待下载内容，最优缓存布置矩阵中的各元素用于指示各基站是否对各待下载内容进行缓存。

当前基站，还用于接收最优缓存布置矩阵，基于最优缓存布置矩阵，对目标下载内容进行缓存，并将目标下载内容发送至用户终端。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，上述用户终端201，具体用于：

利用第一预设表达式，计算小区转移概率，第一预设表达式为：

式中，yi表示所述用户终端转移到当前小区的小区转移概率，xi表示所述当前基站的参考信号接收功率rsrp，∑ixi表示所述多个邻区参考信号接收功率rsrp的和。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，上述相邻基站202，具体用于：

利用第二预设表达式，计算用户终端的下载未完成概率，第二预设表达式为：

式中，r表示数据传输速率，d表示预设时间段内用户终端移动轨迹长度，v表示用户终端运移动速度，b表示用户终端目标下载内容的大小。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，上述当前基站203，包括：当前宏基站和当前小基站。

当前基站为当前宏基站时，具体用于：

利用第三预设表达式，对当前基站的当前小区内容流行度进行修正，第三预设表达式为：

式中，p表示小区内容流行度，q表示下载未完成概率，t表示小区转移概率；n表示当前宏基站，f表示历史请求内容，表示当前宏基站n预设范围内的其他宏基站的集合，表示当前宏基站n预设范围内的小基站的集合，m表示当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合中的任意一个宏基站，n表示当前宏基站n预设范围内的小基站的集合中的任意一个小基站；

pn,f表示当前宏基站的历史请求内容流行度，表示当前宏基站n预设范围内其他宏基站的集合对当前宏基站n的小区内容流行度的影响，表示当前宏基站n预设范围内的小基站的集合对当前宏基站n的内容流行度的影响；

当前基站为当前小基站时，具体用于：

利用第四预设表达式，对当前基站的当前小区内容流行度进行修正，第四预设表达式为：

式中，p表示小区内容流行度，q表示下载未完成概率，t表示小区转移概率；n表示当前小基站，f表示历史请求内容，表示当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合，s表示当前小基站n预设范围内的其他小基站的集合中的任意一个小基站，pn,f表示当前小基站n的历史请求内容流行度，表示当前小基站n预设范围内的小基站的集合对当前小基站n的内容流行度的影响。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，上述mec204，具体用于：

利用第五预设表达式，计算最优缓存布置矩阵，第五预设表达式为：

s.t.∑b·xn,f≤cn∈nm∪ns

xn,f∈{0,1}

式中，θk,n,f表示服务质量qos时延保证参数，rn表示数据传输速率，e表示求θk,n,f的均值，b表示一项历史请求内容的大小，cn表示基站存储空间，xn,f表示缓存布置矩阵，n表示当前基站，nm表示当前基站预设范围内所有宏基站的集合，ns表示当前基站预设范围内所有小基站的集合；

表示蜂窝网络系统中所有基站的有效容量的总和，有效容量为达到预设时延条件的数据传输速率。

本发明实施例提供的一种蜂窝网络系统，用户终端基于多个邻区的rsrp计算小区转移概率后，将小区转移概率传输至相邻基站，相邻基站计算用户终端的下载未完成概率，当前基站根据当前小区内容流行度列表中记录的历史请求内容信息，确定当前小区内容流行度，并通过由相邻基站发送的小区转移概率和下载未完成概率，对当前小区内容流行度进行修正，从而得到修正后的小区内容流行度，并将修正后的小区内容流行度记录至小区内容流行度列表，mec接收由当前基站发送的所述修正后的小区内容流行度列表，并基于修正后的小区内容流行度列表，确定当前基站的最优缓存布置矩阵，由于最优缓存布置矩阵中的各元素能够指示各基站是否对各待下载内容进行缓存，因此当前基站能够根据接收的最优缓存布置矩阵缓存目标下载内容并将目标下载内容发送至用户终端，因此，在用户终端从相邻基站移动至当前基站前，当前基站能够提前缓存目标下载内容，从而避免出现缓存中断问题，进而避免因缓存中断而从核心网获取数据时，由于从核心网获取数据需通过链路上的多个节点进行转发，导致用户终端接收数据时的传输时延增大的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。