[發明專利]一種面向內容協作緩存的邊緣聯盟博弈方法

有效

• 申請號: 202110349244.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112804361B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 郭得科;武睿;廖漢龍;唐國明;羅來龍;康文杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明公開了一種面向內容協作緩存的邊緣聯盟博弈方法，包括以下步驟：A、建立緩存基礎設施提供者聯盟系統模型；B、設置聯盟系統模型的服務位置；C、設置用戶請求調度策略；D、建立服務請求模型；E、計算聯盟系統收益；F、優化內容緩存策略和工作負載調度策略，使聯盟系統利潤最大化；G、設置聯盟系統利潤分配方案；H、設置聯盟博弈方案。本發明能夠解決現有技術的不足，在穩定的情況下提高緩存服務中個體參與者的利潤。

技術領域

本發明涉及一種網絡邊緣緩存布置方法，具體是一種面向內容協作緩存的邊緣聯盟博弈方法。

背景技術

隨著移動設備數量的不斷增加，互聯網正承受著移動數據流量的爆炸式增長。思科公司的一份報告預測，從2017年到2022年，全球移動數據將增長7倍。除了龐大的流量，流量傳輸的延遲也很重要。特別是在新興的對延遲敏感的應用和服務中，如增強現實、自動駕駛、交互式在線地圖等，交通延遲的大小直接決定了服務質量(QoS)。因此，為了減輕骨干網的通信負擔，減少對延遲敏感的業務的響應時間，人們付出了很多努力。在網絡邊緣(即接近終端用戶)部署緩存已被證明是一種有效和明智的策略。

目前的移動邊緣緩存方案主要包括宏基站緩存、小基站緩存、設備到設備通信網絡緩存和移動設備本地緩存四大類。緩存在這些基礎設施或設備中的內容可以由所有用戶直接從網絡邊緣獲取，從而避免了骨干網的通信負擔。除了上述四種類型外，最近還提出了一種新的在具有豐富IT資源的車輛上進行邊緣緩存的方案，這是一種很有前景的方法。通過重用車輛作為緩存節點，服務提供商可以節省構建緩存基礎設施(如基站)的巨額開支，同時確保所需的緩存命中率。

雖然在網絡邊緣緩存內容可以減少通信延遲，但在混合邊緣緩存方案中，均衡緩存使用也帶來了挑戰。一方面，基站的固定緩存節點可能具有較大的存儲容量(以邊緣云的形式)，但其部署成本較高，服務范圍(服務動態需求的能力)也有限。另一方面，車輛或移動設備的移動緩存節點具有較低的成本和靈活的適應用戶需求變化的能力。然而，由于有限的存儲容量，它不能緩存太多的數據。為了解決上述問題，利用混合緩存方案，提出了協同內容緩存。網絡邊緣的不同緩存節點相互協作可以降低網絡成本，提高整體緩存利用率。然而，仍然存在一些關鍵的挑戰，這些挑戰限制了網絡邊緣的協作內容緩存，仍然有待解決。

緩存資源在空間上的不平衡。以往的合作模式通常采用租賃模式，內容提供者(CPs)與緩存基礎設施提供者(CIPs)簽訂雙邊合同，租賃邊緣資源用于內容緩存。這種模式忽略了CIPs之間的交互(如資源共享和內容負載)，導致緩存過程中的空間不平衡和資源浪費。

用戶請求在時間上的不平衡。隨著時間的推移，最終用戶請求的波動會導致緩存資源和服務需求之間的不匹配。無線流量需求通常在一天中有一個較大的峰谷比。因此，構建更多緩存基礎設施以滿足高峰需求等傳統解決方案也會造成巨大的資源浪費(在山谷時期)。

缺乏有吸引力的激勵措施。期望緩存提供者無論獲得多少利潤都會無條件地與他人合作是不切實際的。在某些情況下，一個“聽起來不錯”的聯盟并不總能使所有成員受益，例如，某些人的利潤可能會因“閑置成員”獲得的收入多于他們應得的收入而受損。因此，只有當考慮到潛在的金錢損失風險(例如違反了與客戶協商的服務質量)，每個成員都能獲得足夠的利益時，合作才會形成。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種面向內容協作緩存的邊緣聯盟博弈方法，能夠解決現有技術的不足，在穩定的情況下提高緩存服務中個體參與者的利潤。

本發明的內容包括以下步驟：

A、建立緩存基礎設施提供者聯盟系統模型；

B、設置聯盟系統模型的服務位置；

C、設置用戶請求調度策略；

D、建立服務請求模型；

E、計算聯盟系統收益；