任媛 李家兴 张博洋

摘 要：为有效提升网络速率，降低网络时延，移动边缘缓存技术在第五代网络技术中得以运用。首先，本文对移动边缘缓存技术进行概述，分析其技术特性以及缓存分类方式。其次，总结了获取资源热度的方法，最后对移动边缘缓存技术的未来发展趋势进行了展望。

关键词：边缘网络；缓存技术；资源热度

1 移动边缘网络缓存技术概述

1.1 概念

随着移动互联网、物联网的发展，日益增长的移动网络流量给当前移动网络带来了极大的挑战。目前在以基站为主的蜂窝接入网中，每次用户请求视频、社交等业务，从基站到远端服务器之间都会产生很大的时延，更何况在短时间内大量用户对统一热门内容提出传输请求时，给网络链路带来了巨大的压力，同时造成带宽资源浪费、用户体验差等问题。为了避免上述问题，在边缘网络中部署缓存成为行业研究的热点。

1.2 移动边缘缓存特性

（1）用户终端的移动性。无线边缘网络的最大特征就是用户终端的移动性，终端位置的持续变动会改变网络的拓扑结构，这就需要具备自适应的缓存策略来进行调整。

（2）边缘网络的复杂性。信道的衰落和干扰导致无线环境的不确定性，缓存内容所需要的最佳环境可能在无线环境发生变化时失效。

（3）缓存空间的有限性。单个基站或者用户终端的存储空间相对于核心网的存储空间都是有限的，再加上接入单个基站的用户数很少，可能导致缓存的命中率低。可以采取多个相近基站边缘网协作缓存的方式，来优化全局缓存并满足用户需求。

2 移动边缘网络缓存技术分类

2.1 基站缓存

即在基站部署缓存，将移动基站网络抽象成分布式网络模型，能够极大缓解移动核心网络链路的压力。

2.2 移动内容分发网络CDN

在核心网外部建立分布式本地網关，移动数据流量可直接通过本地网关接入网络，这种流量卸载的方式能够缓解核心网的压力，分布式的本地网关为分布式缓存部署提供了基础。

2.3 透明缓存

主要由互联网服务提供商（ISP）进行管理，在距离用户很近的位置进行缓存，用户不知道内容由缓存提供，即缓存对用户透明、对内容提供商透明，对应用透明。

3 资源缓存热度

为了保证在边缘缓存服务器中缓存的内容是用户实际需要的，需要采取相应的措施对内容的流行度进行预测，在内容流行度预测过程中所采用的方法与预测效果的好坏有直接关系，常见的预测方法有静态模型、动态模型、大数据预测模型。

3.1 静态分布

在静态模型对内容热度的预测方法通常是统计相应内容出现的频率，频率越高表明需要对内容的流行度越高，其具体的内容热度预测表达式如下所示：

pi=xi∑Ni=1xii∈（1，N）

其中，pi表示在内容个数为N的情形下第i个内容的流行度。

在该静态模式下虽然预测方法简单，但是在实际复杂多变的业务内容需求下不能取得良好的预测效果。

3.2 时变分布

内容时变分布即表示内容流行度是是随时间变化的。网络中的许多内容是存在实时变化特征的，并且具有明显的变化特征，比如当一个地方发生地震，这时候这个消息所具有的信息量是巨大的。在短时间内，内容流行度急剧增加，并且很快达到峰值，随后逐渐衰减。

3.3 学习和预测流行度

目前数据量存在指数增长的趋势，如果还是以传统的方式来对内容流行度进行处理将难以达到想要的效果。结合当下的大数据平台以及机器学习方法对解决该问题提出新思路，例如运用机器学习中的聚类分析对数据进行处理，将用户的业务内容使用情况进行聚类，从而根据数据制定相应的缓存策略。

4 移动边缘技术未来展望

（1）无线边缘网络中，用户的移动会导致网络拓扑的变动，以及缓存内容信息更新速度与实际无线环境变换速度不匹配，未来需要更具有自适应性能的边缘缓存策略来发挥边缘网络缓存的优良性能。

（2）结合软件定义网络的方法，在分布式缓存基站和分布式边缘云的基础上，提高网络资源管理的效率，提高计算、缓存和网络利用率。

参考文献：

[1]王景福，杨鑫.移动边缘计算技术及其视频应用研究[J].电信网技术，2017（12）：5256.

[2]王莹，费子轩，张向阳，孙瑞锦，缪中宇.移动边缘网络缓存技术[J].北京邮电大学学报，2017，40（06）：113.

[3]朱丹，王晓冬.移动网络边缘计算与缓存技术研究[J].铁路计算机应用，2017，26（08）：5154.

[4]邓聪.移动边缘计算是5G关键技术之一[N].中国电子报，20170519（006）.

[5]张晓慧.试析云计算分布式缓存技术在物联网中的实施要点[J].计算机光盘软件与应用，2014，17（15）：5051.