[發明專利]基于CDN的視頻空間分配方法

有效

• 申請號: 201810071452.7
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108322768B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 張暉;婁亞翔
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04N21/231
• 分類號: H04N21/231;H04N21/238;H04N21/262
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

1.基于CDN的視頻空間分配方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、獲取視頻點播系統中視頻的點播數據；

S2、根據點播數據構建每部視頻的用戶觀看時長服從指數分布模型，確立模型參數與視頻評分和用戶訪問量的二元函數關系；指數分布模型的累積概率公式為其中，1/θ為影片用戶觀看時長的數學期望的倒數，即模型參數，x為觀看時長隨機變量，是大于0的任意實數；

S3、構建雙層視頻分配下載模型，根據二元函數關系預估未知視頻的用戶觀看時長服從指數分布模型參數，并將模型參數帶入指數分布，獲取模型參數的累積概率，將模型參數的累積概率利用數值分析法帶入第一層概率選擇優化模型，獲取未知視頻在滿足保障概率前提下的最小用戶觀看時長的最大估計值，結合未知視頻的總時長，獲取未知視頻需要下載部分占用的實際存儲空間，以此為約束，執行第二層空間分配優化模型，獲取近端服務器的最佳視頻下載分配方案；

第一層概率選擇優化模型為：

s.t.Prob(T_k≥t_k)≥1-ε；

其中，ε為概率保障參數，t_k為視頻k的用戶觀看時長T_k的取值參量；Prob(·)為視頻k的用戶觀看時長T_k的累積概率，可由視頻k的用戶訪問量n和視頻評分m根據1/θ與(m,n)的二元函數關系得到視頻k的模型參數1/θ_k，將其帶入指數分布，得到相應的累積概率；再根據累積概率公式，即可利用數值分析法快速得到

第二層空間分配優化模型為：

其中，L_k為視頻k的總時長；為視頻k的用戶觀看時長(T_k)在滿足保障概率前提下的最小用戶觀看時長的最大估計值，由第一層概率選擇優化模型得出；為視頻k需要下載的部分所占用的存儲空間；為K部視頻的下載標示量，為需要將視頻k的部分提前下載到近端服務器，其中a_k＝1，反之則為視頻k不提前下載，即a_k＝0；為K部視頻的最佳下載分配方案。

2.根據權利要求1所述的基于CDN的視頻空間分配方法，其特征在于，所述點播數據包括視頻日均用戶訪問量、視頻評分和用戶觀看時長。

3.根據權利要求1所述的基于CDN的視頻空間分配方法，其特征在于，所述步驟S1中獲取至少1000部視頻的點播數據。

4.根據權利要求1所述的基于CDN的視頻空間分配方法，其特征在于，所述步驟S2中模型參數與視頻評分和用戶訪問量的二元函數關系為函數關系中出現的系數可通過數據最小二乘擬合的方式求出，其中，m為視頻評分，n為用戶訪問量，1/θ為影片用戶觀看時長的數學期望的倒數，即模型參數。

5.根據權利要求1所述的基于CDN的視頻空間分配方法，其特征在于，所述第二層空間分配優化模型轉化為0-1背包的計算方法為：

其中，l(K,S_l)為基于第二層空間分配優化模型的原問題；l(K-1,S_l)為其子問題，此時k_max＝K-1且也為基于第二層空間分配優化模型的子問題，此時k_max＝K-1且

以此類推，可得到原問題的遞推二叉樹，每一層父問題均由兩個不同存儲空間限制的子問題得到；因此，將存儲空間S_l以Δ為量化間隔，使之成為離散整型量[·]表示取整運算；由此，可得遞推公式一般化形式：

其中，為每部視頻需要提前下載的部分所占存儲空間的量化整型量；l(0,j)＝0,j0且l(i,j)＝0,j≤0根據上述遞推公式，可得以i為行以j為列l(i,j)的二維遞推表；若l(i,j)＝l(i-1,j)，則表明若則表明若三者均相等，則和均可；依據上述規則，可對二維遞推表通過反向判斷方式，最終獲得0-1整型規劃的全局最優解進而得到此問題的全局最優解