The invention provides a buffer resource allocation method based on the contract theory in the wireless content distribution network, and first determines the relationship among the backlog length, buffer capacity, data arrival rate and service rate in the buffer. Using martingale theory, the expression of buffer overflow probability is determined. According to the expression of buffer overflow probability, the utility functions of users and relay nodes in wireless content distribution network are given. Furthermore, two conditions of individual rationality and incentive compatibility are given in the contract theory, so as to construct the utility function of maximum relay node, which is limited to the optimization problem of individual rationality and incentive compatibility. The optimal buffer resource allocation scheme and its corresponding optimal price are determined by the interior point method. It can maximize the benefits of relay nodes and encourage users to use buffer assisted relay to further improve the distribution performance of wireless content distribution network.
【技术实现步骤摘要】
无线内容分发网络中基于契约理论的缓冲资源分配方法
本专利技术属于无线内容分发网络、边缘存储、边缘计算、契约理论、资源分配、博弈论
,具体涉及无线内容分发网络中基于契约理论的缓冲资源分配方法。
技术介绍
由于无线网络的回程链路上存在很多重复传输的流量,无线缓存技术应运而生。该项技术可以有效缓解回程链路的传输冗余、降低传输延迟、提高网络的能效。但是由于该项技术的有效实施需要依靠对网络用户喜好的准确估计以及中继结点的缓存容量。网络中很难对用户的喜好进行准确估计,中继结点也不愿贡献出全部的缓存容量,用户请求的文件可能没有被缓存在网络边缘,或可能只缓存了部分文件块。传输未被缓存的文件或者文件块,依然会产生回程链路上的重复流量,增加回程链路的传输冗余。因此,研究人员提出联合使用缓冲(buffer)和缓存(cache)的方式进行传输,提高网络中的文件分发性能。缓存是一种长期的存储空间,具有相对较低的数据读出和读入速度,且价格相对便宜。中继结点可以将文件或者文件块在传输非高峰时期,先下载到自己的缓存中,用户请求时,再从缓存空间中读出,发送给用户。而缓冲资源是一种短期的存储空间,具有较高的数据读出和读入速度,价格也相对较高。中继结点从缓存区读出的数据先放入缓冲区,等待被发送出去。所以缓冲区可以有效提高内容分发效率。然而由于中继结点(比如小基站、微基站,用户个人设备等)的缓冲区有本身固有的用途,不愿意贡献全部的缓冲区资源。只能贡献出部分缓冲区资源,用于用户请求内容的缓冲辅助中继传输。并且,由于用户请求文件的速度和发送文件的 ...
【技术保护点】
1.无线内容分发网络中基于契约理论的缓冲资源分配方法,其特征在于,包括以下步骤:/nS1:首先确定缓冲中的积压长度、缓冲区容量、数据到达速率和服务速率之间的关系;运用鞅理论,确定缓冲区溢出概率表达式;/nS2:根据缓冲区溢出概率表达式,给出无线内容分发网络中用户和中继结点的效用函数;/nS3:进一步给出契约理论中的个人理性和激励相容两个条件;/nS4:构建最大化中继结点效用函数,且受限于个人理性和激励相容条件的优化问题;/nS5:对优化问题进行求解,确定最优的缓冲资源分配方案,及其对应的最优价格。/n
【技术特征摘要】
1.无线内容分发网络中基于契约理论的缓冲资源分配方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:首先确定缓冲中的积压长度、缓冲区容量、数据到达速率和服务速率之间的关系;运用鞅理论,确定缓冲区溢出概率表达式;
S2:根据缓冲区溢出概率表达式,给出无线内容分发网络中用户和中继结点的效用函数;
S3:进一步给出契约理论中的个人理性和激励相容两个条件;
S4:构建最大化中继结点效用函数,且受限于个人理性和激励相容条件的优化问题;
S5:对优化问题进行求解,确定最优的缓冲资源分配方案,及其对应的最优价格。
2.如权利要求1所述的无线内容分发网络中基于契约理论的缓冲资源分配方法,其特征在于:步骤S1中,运用鞅理论确定缓冲中的积压长度、缓冲区容量、数据到达速率和服务速率之间的关系,确定的缓冲区溢出概率表达式为:
其中,i表示用户编号,用户在缓冲区中的积压用Qi表示,CB表示中继结点贡献出的缓冲区容量大小,αiCB表示分配给用户的缓冲容量,αi,0≤αi≤1表示占中继结点贡献的整个缓冲容量的比例,并且满足N为中继结点同时服务的用户个数;表示对求期望,表示ai(0)的右特征向量,ai(0)表示时间为0时用户的请求的初始数据量;表示ai(n)的右特征向量,表示si(n)的右特征向量;θi为人为定义的变量,表示ai(n)的转移矩阵,表示的谱...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘婷婷,朱昊,包永强,郭雅娟,许恒飞,耿鹏,
申请(专利权)人:南京工程学院,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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