分布式移动网络视频缓存放置方法、系统及相关设备技术方案

本发明专利技术适用于网络通信技术领域，提供了一种分布式移动网络视频缓存放置方法、系统及相关设备，所述方法包括以下步骤：建立一个蜂窝网络的分布式缓存模型，蜂窝网络包括一个宏基站与多个微基站，蜂窝网络对覆盖范围内的微用户提供视频服务；微基站通过后悔最小值算法从宏基站中获取一个子视频数据并进行缓存放置；微基站通过概率算法对自己缓存的所有子视频数据计算受欢迎度，并根据受欢迎度对所述微基站中的子视频数据进行删除；所述微基站根据受欢迎度计算缓存概率，并将一个微基站中不存在的子视频数据在微基站中进行缓存。本发明专利技术解决了传统蜂窝网络无法在宏

【技术实现步骤摘要】
分布式移动网络视频缓存放置方法、系统及相关设备


[0001]本专利技术适用于网络通信
，尤其涉及一种分布式移动网络视频缓存放置方法、系统及相关设备。

技术介绍

[0002]在传统蜂窝网络中，蜂窝网络中的一个移动终端只能从宏基站获取请求的内容，相当于在构成传统的蜂窝网络时，蜂窝网络中的设备就形成了以宏基站为中心的星型网络结构，这对宏基站的承载能力有很高的要求，并随着蜂窝网络内移动终端设备数量的增长而达到性能瓶颈。
[0003]而在无线异构蜂窝网络中，通过引入具备内容缓存能力的小区基站，可以利用具有缓存能力的微基站进行本地缓存来减小蜂窝基站的回程链路负载，提高缓存内容利用率，这在一定程度上增加了蜂窝网络结构的承载能力。然而随着互联网的发展，数据的爆发式增长，使得移动视频分发网络的微基站缓存中，需要面对有限的节点缓存空间存储海量的多媒体内容的挑战，这主要是因为移动视频已经成为互联网中的主要数据类型，同时，用户对于移动视频的画面质量和传输时间的要求变得更高，若仅仅通过引入微基站来提高蜂窝网络的负载能力，是无法解决移动视频的延迟要求的。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种分布式移动网络视频缓存放置方法、系统及相关设备，旨在解决传统蜂窝网络无法在宏
‑
微基站的蜂窝网络结构中降低移动视频数据传输延时的问题。
[0005]本专利技术实施例提供了一种分布式移动网络视频缓存放置方法，包括以下步骤：建立一个蜂窝网络的分布式缓存模型，所述蜂窝网络包括一个宏基站与多个微基站，所述蜂窝网络对覆盖范围内的微用户提供视频服务；所述微基站通过后悔最小值算法从所述宏基站中获取一个子视频数据并进行缓存放置；所述微基站通过概率算法对自己缓存的所有所述子视频数据计算受欢迎度，并根据所述受欢迎度对所述微基站中的所述子视频数据进行删除；所述微基站根据所述受欢迎度计算缓存概率，并将一个所述微基站中不存在的所述子视频数据在所述微基站中进行缓存。
[0006]更进一步地，所述蜂窝网络中的所述宏基站包括一个总视频数据，所述总视频数据还包括多个子视频数据，所述微基站从所述宏基站中请求所述子视频数据并进行缓存放置，所述微基站为面向所述微用户的访问节点。
[0007]更进一步地，所述分布式缓存模型关于联合集群和缓存优化问题，其中：定义所述蜂窝网络中的所述微基站的集合为B，B中任一所述微基站用b表示；定义所述蜂窝网络中所有所述微用户的集合为，中任一所述微用户用m表
示；定义所述宏基站中的所述总视频数据为V，所述子视频数据有个，V中任一所述子视频数据用表示；定义一个所述微基站服务的微用户集合为U，U中所述微用户有S个，U中任一所述微用户用表示；定义所有的所述微基站的缓存空间的容量总和为C，C中任一所述微基站的缓存空间为；所述微基站从所述宏基站缓存到本地的一个所述子视频数据记为；根据以上，所述微用户请求所述子视频数据的总服务延迟满足如下条件：其中，代表关于U中所述微用户从所述微基站请求所述子视频数据的延迟，表示所述微用户所请求的第个所述子视频数据。
[0008]定义所述微用户与所诉微基站之间的关联向量为代表为所述微用户提供服务的所述微基站，根据以上，关于联合集群和缓存优化问题的所述分布式缓存模型满足如下表达式：其中，代表缓存优化问题的最小延迟值，代表中任一所述微用户与所述微基站之间的关系，代表中任一所述微用户与所述微基站之间请求第个所述子视频数据之间的关系，表示所述微基站的缓存空间容量。
[0009]更进一步地，所述蜂窝网络对覆盖范围内的微用户提供视频服务的步骤具体包括以下子步骤：所述微用户在时刻时向所述微基站请求获取第一子视频数据；所述微基站向所述宏基站请求获取所述总视频数据中对应所述请求的所述第一子视频数据，并将其缓存放置；所述微基站将自己缓存放置的所述第一子视频数据发送给所述微用户。
[0010]更进一步地，所述微基站通过后悔最小值算法从所述宏基站中获取一个子视频数据并进行缓存放置的步骤具体包括以下子步骤：在所述时刻的下一时刻时，所述微基站根据所述时刻时所述微用户请求的所述第一子视频数据计算所述后悔最小值；所述微基站从所述宏基站的所述总视频数据中根据所述后悔最小值选择一个第
二子视频数据进行缓存放置。
[0011]更进一步地，所述微基站根据所述时刻时所述微用户请求的所述第一子视频数据计算所述后悔最小值的步骤具体为：定义后悔向量为，以及与所述后悔向量对应的效用向量；定义所述微基站在所述时刻从所述总视频数据中获取一个所述子视频数据的动作为，其中，是操作总数，等于所述总视频数据V中的所述子视频数据的总数；定义是所述微基站在所述时刻执行所述动作的概率；根据以上，所述微基站执行所述动作的概率计算公式满足如下条件：其中，为所述概率计算公式计算出的概率结果，是控制所述概率计算公式的玻尔兹曼后悔温度系数，表示正后悔向量，上述条件中的各个参数还满足：其中，是指在所述时刻的前一时刻的瞬时观测效用函数，是计算用的学习参数，且：是计算用的学习参数，且：满足如上约束条件。
[0012]更进一步地，所述微基站通过概率算法对自己缓存的所有所述子视频数据计算受欢迎度，并根据所述受欢迎度对所述微基站中的所述子视频数据进行删除的步骤具体包括以下子步骤：在每一个所述时刻时，所述微基站对自己缓存的所有所述子视频数据计算对于所述微用户来说的所述受欢迎度；所述微基站将所有所述子视频数据按照所述受欢迎度进行排序。
[0013]更进一步地，所述微基站对自己缓存的所有所述子视频数据计算对于所述微用户来说的所述受欢迎度的步骤具体为：定义每一个所述微基站基于其服务域中每一个所述子视频数据的请求频率为，其中任一所述微基站中的所述子视频数据的请求频率满足：其中，表示所述蜂窝网络中所述微用户向所述微基站的缓存空间内容的请求频率，表示所述蜂窝网络中所述微用户向所述微基站的缓存空间内容的请求频率；根据以上，关于所述请求频率的缓存删除概率以得到所述受欢迎度的计算过程满足如下条件：其中，是缓存更新系数，是为了赋予被请求频率较低的所述子视频数据更高的概率。
[0014]更进一步地，所述微基站通过概率算法对自己缓存的所有所述子视频数据计算受欢迎度，并根据所述受欢迎度对所述微基站中的所述子视频数据进行删除的步骤还包括以下子步骤：若所述微基站的缓存空间还足够存放另一个所述子视频数据，那么所述微基站不进行任何操作；若所述微基站的所述缓存空间不足够存放另一个所述子视频数据，所述微基站根据所述缓存空间的大小，将所述使用频率较低的所述子视频数据删除。
[0015]更进一步地，所述微基站根据所述受欢迎度计算缓存概率，并将一个所述微基站中不存在的所述子视频数据在所述微基站中进行缓存的步骤具体包括以下子步骤：在每一个所述时刻时，所述微基站根据所述时刻的上一时刻中自己缓存的所有所述子视频数据的所述受欢迎度计算缓存概率；所述微基站根据所述缓存概率从所述宏基站中选择所述缓存空间中不存在的所述子视频数据进行缓存放置。
[0016]更进一步地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式移动网络视频缓存放置方法，其特征在于，包括以下步骤：建立一个蜂窝网络的分布式缓存模型，所述蜂窝网络包括一个宏基站与多个微基站，所述蜂窝网络用于对其覆盖范围内的微用户提供视频服务；所述微基站基于后悔最小值算法从所述宏基站中获取一个子视频数据并进行缓存放置；所述微基站通过概率算法对自己缓存的所有所述子视频数据计算受欢迎度，并根据所述受欢迎度对所述微基站中的所述子视频数据按预设规则进行删除；所述微基站根据所述受欢迎度计算缓存概率分布，并将一个所述微基站中不存在的所述子视频数据在所述微基站中进行缓存。2.如权利要求1所述的分布式移动网络视频缓存放置方法，其特征在于，所述蜂窝网络中的所述宏基站包括一个总视频数据，所述总视频数据还包括多个子视频数据，所述微基站从所述宏基站中请求所述子视频数据并进行缓存放置，所述微基站为面向所述微用户的访问节点。3.如权利要求2所述的分布式移动网络视频缓存放置方法，其特征在于，所述分布式缓存模型关于联合集群和缓存优化问题，其中：定义所述蜂窝网络中的所述微基站的集合为B，B中任一所述微基站用表示；定义所述蜂窝网络中所有所述微用户的集合为，中任一所述微用户用表示；定义所述宏基站中的所述总视频数据为，所述子视频数据有个，中任一所述子视频数据用表示；定义一个所述微基站服务的微用户集合为U，U中所述微用户有S个，U中任一所述微用户用表示；定义所有的所述微基站的缓存空间的容量总和为C，C中任一所述微基站的缓存空间为；所述微基站从所述宏基站缓存到本地的一个所述子视频数据记为；根据以上，所述微用户请求所述子视频数据的总服务延迟满足如下条件：其中，代表关于U中所述微用户从所述微基站请求所述子视频数据的延迟，表示所述微用户所请求的第个所述子视频数据；定义所述微用户与所述微基站之间的关联向量为，代表为所述微用户提供服务的所述微基站，根据以上，关于联合集群和缓存优化问题的所述分布式缓存模型满足如下表达式：模型满足如下表达式：模型满足如下表达式：
其中，代表缓存优化问题的最小延迟值，代表中任一所述微用户与所述微基站之间的关系，代表中任一所述微用户与所述微基站之间请求第个所述子视频数据之间的关系，表示所述微基站的缓存空间容量。4.如权利要求3所述的分布式移动网络视频缓存放置方法，其特征在于，所述蜂窝网络用于对其覆盖范围内的微用户提供视频服务的步骤具体包括以下子步骤：所述微基站获取所述微用户在t时刻时向其发出的获取第一子视频数据的请求；所述微基站向所述宏基站请求获取所述总视频数据中对应所述请求的所述第一子视频数据，并将其缓存放置；所述微基站将自己缓存放置的所述第一子视频数据发送给所述微用户。5.如权利要求4所述的分布式移动网络视频缓存放置方法，其特征在于，所述微基站通过后悔最小值算法从所述宏基站中获取一个子视频数据并进行缓存放置的步骤具体包括以下子步骤：在所述t时刻的下一时刻时，所述微基站根据所述t时刻时所述微用户请求的所述第一子视频数据计算所述后悔最小值；所述微基站从所述宏基站的所述总视频数据中根据所述后悔最小值选择一个第二子视频数据进行缓存放置。6.如权利要求5所述的分布式移动网络视频缓存放置方法，其特征在于，所述微基站根据所述时刻时所述微用户请求的所述第一子视频数据计算所述后悔最小值的步骤具体为：定义后悔向量为，以及与所述后悔向量对应的效用向量；定义所述微基站在所述时刻从所述总视频数据中获取一个所述子视频数据的动作为，其中，是操作总数，等于所述总视频数据中的所述子视频数据的总数；定义是所述微基站在所述时刻执行所述动作的概率；根据以上，所述微基站执行所述动作的概率计算公式满足如下条件：其中，为所述概率计算公式计算出的概率结果，是控制所述概率计算公式的玻尔兹曼后悔温度系数，表示正后悔向量，上述条件中的各个参数还满足：
其中，是指在所述时刻的前一时刻的瞬...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁健鑫，郭嘉帅，
申请(专利权)人：深圳飞骧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：