[發明專利]移動邊緣網絡中視頻緩存的方法、裝置、設備及可讀介質

有效

• 申請號: 202010076758.9
• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111277860B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 景文鵬;趙書越;路兆銘;溫向明;王鴻璋
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04N21/234
• 分類號: H04N21/234;H04N21/25;H04N21/258;H04W4/08;G06N3/04
• 代理公司: 北京智信四方知識產權代理有限公司 11519
• 代理人: 呂雁葭;宋海龍

1.一種移動邊緣網絡中視頻緩存的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：初始化基站與用戶設備的連接變量φ的初始化用于基站與周圍用戶設備確定通信連接，其中，表示用戶設備集合，n、N表示用戶設備，表示基站集合，m、M表示微基站，m＝0表示宏基站，表示視頻文件集合，f、F表示視頻文件，表示視頻文件的分辨率集合，j、J表示視頻文件的分辨率，表示用戶設備n與基站m連接，并且基站m緩存f視頻文件的第j個分辨率版本；

S2：根據初始化的用戶基站連接變量φ，為所述用戶設備劃分小組，利用小組與視頻文件的交互數據集訓練神經網絡模型，并基于所述神經網絡模型預測小組偏好，其中，所述小組偏好用于描述小組對不同視頻文件的點擊情況，預測的小組偏好表示為：

其中，表示小組集合，g、G表示小組，且小組個數與基站個數相等，即M＝G，τ為時間間隔；小組g內用戶設備表示為：

且|g|為構成小組的用戶設備的數目；

S3：基于小組偏好，從遠端視頻文件服務器中提前緩存對應分辨率的視頻文件；

S4：響應于基站連接的用戶設備數目的減少或者增加，基于用戶體驗模型，以最大化用戶體驗值為目標，求解基站與用戶設備的連接變量φ，并更新所述用戶設備所屬小組，其中，所述用戶體驗模型用于確定用戶設備與不同基站的動態連接情況；

S5：根據重新劃分的所述用戶設備所屬小組的小組偏好，重復步驟S2-S3，更新所述基站緩存的視頻文件；

其中，步驟S4中用戶體驗模型表示為：

其中，表示用戶設備從微基站觀看視頻文件時的加權用戶體驗值；表示用戶設備從宏基站觀看視頻文件時的用戶體驗值；表示基站m為用戶設備n提供的傳輸速率；B表示傳輸帶寬，p表示傳輸功率，h_n,m表示信道增益，σ²表示高斯白噪聲功率，設定B、p，σ²為固定值；

表示用戶設備n在時間間隔τ中對視頻文件f的請求情況；mos j表示分辨率為j的視頻文件的用戶體驗度量；R₀＝Blog₂(1+γ_min)表示用戶從宏基站獲取視頻文件時的傳輸速率；γ_min表示傳輸鏈路的最低信噪比。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中更新所述用戶設備所屬小組的周期小于步驟S5中更新所述基站緩存的視頻文件的周期。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3基于小組偏好，從遠端視頻文件服務器中提前緩存對應分辨率的視頻文件，被實施為：

基于小組偏好，確定每個小組對不同視頻文件的點擊情況的排序；

基于排序從所述遠端視頻文件服務器中緩存對應分辨率的視頻文件。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，

所述用戶體驗模型的約束條件為：

s.t.

其中，表示基站m緩存f視頻文件的第j個分辨率版本，B_max表示基站允許傳輸的最大帶寬，P_max表示基站允許傳輸的最大功率；

約束方程C1保障只有在基站緩存了相應視頻文件的條件下，用戶設備才與對應基站連接；C2、C4分別保障了基站傳輸帶寬與傳輸功率不超過最大限制；C3保障用戶設備只獲取一份視頻文件；C5將用戶設備與基站連接參數松弛為[0,1]區間內的連續變量。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中求解基站與用戶設備的連接變量φ，被實施為：

利用拉爾朗日乘子法進行求解，得到基站與用戶設備的連接變量φ。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中用戶體驗模型通過計算基站卸載增益進行評估，所述基站卸載增益表示為：

其中，OG表示卸載增益，表示通過微基站傳輸的流量，表示通過后傳鏈路傳輸的流量。