[發(fā)明專利]一種基于移動邊緣緩存網(wǎng)絡(luò)的緩存放置優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811607998.6
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109451517B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳俊;韓雨琪;王睿;錢亦宸;程松林;呂文靜
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發(fā)明提出一種在移動邊緣緩存網(wǎng)絡(luò)中面向視頻的滿足不同用戶QoE的緩存策略，在SVC編碼的條件下，將視頻的不同編碼層分離存儲，通過本發(fā)明提出的策略可以得到較高的成功傳輸概率，從而提高用戶的QoE。本文提出的策略適用于實(shí)際的無線視頻傳播場景，考慮實(shí)際的干擾和噪聲項(xiàng)，根據(jù)當(dāng)前的視頻流行度給出緩存方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于移動邊緣緩存網(wǎng)絡(luò)的緩存放置優(yōu)化策略，針對于不同的用戶需求，提出一種泛化的緩存放置優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著移動無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量不斷增加及移動用戶的需求變得越來越多樣化，有限的帶寬和頻譜資源已經(jīng)不能滿足人們的日常生活需求。在這種條件下，移動邊緣緩存網(wǎng)絡(luò)利用在基站端部署緩存這一方法，減少服務(wù)器到用戶整條鏈路的吞吐量，從而達(dá)到更高效的傳輸效率。

由于視頻內(nèi)容在一定的時(shí)間段內(nèi)具有不同的流行程度，流行程度大的視頻會被大量用戶重復(fù)請求和播放。在不考慮邊緣緩存的情況下，用戶請求通過基站像云端服務(wù)器發(fā)送，云端服務(wù)器通過基站與終端建立鏈路并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此時(shí)，若某一區(qū)域內(nèi)的用戶請求相同的視頻內(nèi)容，基站與云端服務(wù)器之間會建立重復(fù)傳輸鏈路，這種機(jī)制不僅消耗了帶寬而且增加了時(shí)延。在考慮部署邊緣緩存的網(wǎng)絡(luò)中，基站和終端都可以進(jìn)行緩存資源的部署，當(dāng)某一區(qū)域內(nèi)大量用戶請求相同視頻內(nèi)容時(shí)，基站通過將該視頻緩存，避免重復(fù)向核心網(wǎng)發(fā)送請求并建立鏈路，減少了時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)消耗。目前的研究種考慮的場景過于單一，均假設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)中的用戶具有相同的需求。而在實(shí)際情況種，針對于視頻傳輸?shù)膱鼍埃噍^于視頻的分辨率，用戶往往更傾向于視頻的流暢性，即在觀看視頻的過程種不出現(xiàn)卡頓，此時(shí)用戶會選擇降低分辨率來獲得流暢的視頻觀看體驗(yàn)。在本發(fā)明中，考慮用戶對于分辨率的不同需求，在緩存部署優(yōu)化問題種考慮了視頻SVC模式，面向于多種用戶請求進(jìn)行緩存內(nèi)容的優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

考慮用戶對于相同視頻不同分辨率的需求提出的緩存優(yōu)化部署方法，根據(jù)給定的網(wǎng)絡(luò)條件，建模成功傳輸概率與每種文件組合的關(guān)系，并通過梯度下降法得到局部最優(yōu)解。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

1.部署SVC視頻編碼后的層文件至基站的緩存空間中，層文件獨(dú)立存儲在一個或多個基站緩存中。

2.針對不同用戶的視頻內(nèi)容及流行度的不同請求，建模用戶請求與成功傳輸之間的關(guān)系。

3.定義不同場景下的成功傳輸概率。若用戶只請求低分辨率文件，則成功傳輸概率為定義為：

其中q表示成功傳輸概率，a_n表示文件n的流行度，p₁表示請求基本層的概率，i表示基站的索引，k表示傳輸?shù)奈募?shù)，W為已知的帶寬。

若用戶請求高分辨率文件，且文件存在同一個基站緩存中，則成功傳輸概率為定義為：

若用戶請求高分辨率文件，且文件存在不同基站緩存中，則成功傳輸概率為定義為：

4.針對成功傳輸概率與文件緩存概率的表達(dá)式，利用梯度下降法得到最優(yōu)的文件緩存概率。

針對步驟2，若用戶請求高分辨率文件，且各層文件分布在一個基站中，則每個文件占據(jù)該基站的不同頻段，互不干擾。若用戶請求高分辨率文件，且各層文件分布在不同基站中，用戶在解碼基本層文件成功后，增強(qiáng)層1在計(jì)算信干噪比時(shí)可去掉來自基本層文件的干擾，增強(qiáng)層2在計(jì)算信干噪比時(shí)可去掉來自基本層文件和增強(qiáng)層1的干擾。