[發(fā)明專利]無(wú)線內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中基于鞅理論的最優(yōu)緩沖資源分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910367715.3
• 申請(qǐng)日: 2019-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110049507B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉婷婷;朱昊;包永強(qiáng);孫琳琳;鄒駿;束鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): H04W24/02
• 分類號(hào): H04W24/02;H04W72/04
• 代理公司: 南京睿之博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

本發(fā)明提供了無(wú)線內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中基于鞅理論的最優(yōu)緩沖資源分配方法。首先確定緩沖中的積壓長(zhǎng)度、緩沖區(qū)容量、數(shù)據(jù)到達(dá)速率和服務(wù)速率之間的關(guān)系。運(yùn)用鞅理論，確定緩沖區(qū)溢出概率表達(dá)式。給定每個(gè)服務(wù)用戶能容忍的最大緩沖區(qū)溢出概率，確定每個(gè)服務(wù)用戶需要的最小緩沖區(qū)容量。根據(jù)中間節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)的緩沖區(qū)容量與服務(wù)的用戶需要的最小緩沖區(qū)容量關(guān)系，確定用戶與邊緣設(shè)備的連接關(guān)系，從而構(gòu)建最小化緩沖區(qū)溢出概率和的優(yōu)化問(wèn)題，用注水法，確定最優(yōu)的緩沖資源分配方案。降低了中間節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)溢出的概率，提高內(nèi)容分發(fā)的效率，進(jìn)一步提升無(wú)線內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的分發(fā)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、邊緣存儲(chǔ)和資源分配技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及無(wú)線內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中最優(yōu)緩沖資源分配方法。

背景技術(shù)

隨著智能終端的快速發(fā)展，人們對(duì)社交和娛樂(lè)，尤其是視頻資源的消費(fèi)呈現(xiàn)出了快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中視頻數(shù)據(jù)占有越來(lái)越重要的地位。思科預(yù)測(cè)到2021年，無(wú)線視頻數(shù)據(jù)將占無(wú)線數(shù)據(jù)量的78％。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的視頻消費(fèi)需求，需要對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)進(jìn)行升級(jí)或者重新設(shè)計(jì)，而對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)改造，造價(jià)很高。然而，一方面，網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量巨大的視頻文件，是由很少一部分流行視頻文件組成。另一方面，網(wǎng)絡(luò)中傳輸很多重復(fù)的視頻文件，給回程鏈路帶來(lái)了很大的流量壓力。為了降低改造現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的代價(jià)，緩解回程鏈路上的流量壓力，無(wú)線邊緣存儲(chǔ)技術(shù)就被提出了。無(wú)線邊緣存儲(chǔ)技術(shù)是將近期比較受歡迎的視頻文件，在非高峰時(shí)段，存放到邊緣設(shè)備，比如小基站、家庭機(jī)頂盒中。當(dāng)用戶請(qǐng)求視頻文件時(shí)，不再通過(guò)回程鏈路進(jìn)行傳輸，而是直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的邊緣設(shè)備傳輸給用戶，有效減少網(wǎng)絡(luò)上的流量。

由于現(xiàn)在視頻資源總量非常巨大，消費(fèi)者的喜好也各不相同，邊緣設(shè)備的存儲(chǔ)容量有限，將所有的文件都存在網(wǎng)絡(luò)邊緣中，很不現(xiàn)實(shí)。有學(xué)者提出將一個(gè)受歡迎的文件分成很多小文件塊，將部分文件塊存在邊緣網(wǎng)絡(luò)中，有用戶請(qǐng)求時(shí)，直接將部分文件塊發(fā)給用戶。剩余的文件塊存在遠(yuǎn)端服務(wù)器中，用戶請(qǐng)求時(shí)，通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)中繼的方式，如圖1所示，再轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)用戶，以加快視頻文件的請(qǐng)求速度，提高傳輸效率。這里，在進(jìn)行文件塊中繼時(shí)就需要用到中間節(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)資源了。緩沖(Buffer)資源與緩存(Cache)資源不同，緩沖資源有更快的讀寫(xiě)速度，本申請(qǐng)的目的是通過(guò)合理分配緩沖區(qū)資源，提高內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的效率，主要解決的是最小化緩沖區(qū)溢出概率和的問(wèn)題。通常，一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，可能同時(shí)為多個(gè)用戶同時(shí)提供中繼服務(wù)，而中間節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)出的緩沖區(qū)資源是有限的，在緩沖區(qū)可能產(chǎn)生排隊(duì)和溢出的問(wèn)題。如何有效分配緩沖區(qū)的資源，直接決定了能否實(shí)現(xiàn)邊緣存儲(chǔ)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)1“Scheduling Strategy for Multimedia HeterogeneousHigh-SpeedTrain Networks”(Yun Hu；Hongyan Li；Zheng Chang；Zhu Han；IEEE TRANSACTIONS ONVEHICULAR TECHNOLOGY,VOL.66,NO.4,APRIL2017)的第12頁(yè)中，在公式38下方定義了h_s(s_n)即“h_s(s_n)is the corresponding right eigenvector”，在公式40下方對(duì)h_A(a_n)進(jìn)行了定義，“h_A(a_n)is the corresponding right eigenvector”，即表示對(duì)應(yīng)的右特征向量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的無(wú)線內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中基于鞅理論的最優(yōu)緩沖資源分配方法，目的在于填補(bǔ)無(wú)線內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)緩沖資源分配方法的空白，降低了中間節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)溢出的概率，提高內(nèi)容分發(fā)的效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：

S1.首先確定緩沖中的積壓長(zhǎng)度、緩沖區(qū)容量、數(shù)據(jù)到達(dá)速率和服務(wù)速率之間的關(guān)系。運(yùn)用鞅理論，確定緩沖區(qū)溢出概率表達(dá)式。

S2.給定每個(gè)服務(wù)用戶能容忍的緩沖區(qū)溢出概率，確定每個(gè)服務(wù)用戶需要的最小緩沖區(qū)容量。