[发明专利]无线内容分发网络中基于鞅理论的最优缓冲资源分配方法

说明书

本发明提供了无线内容分发网络中基于鞅理论的最优缓冲资源分配方法。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。给定每个服务用户能容忍的最大缓冲区溢出概率，确定每个服务用户需要的最小缓冲区容量。根据中间节点贡献的缓冲区容量与服务的用户需要的最小缓冲区容量关系，确定用户与边缘设备的连接关系，从而构建最小化缓冲区溢出概率和的优化问题，用注水法，确定最优的缓冲资源分配方案。降低了中间节点缓冲区溢出的概率，提高内容分发的效率，进一步提升无线内容分发网络的分发性能。

技术领域

本发明涉及无线内容分发网络、边缘存储和资源分配技术领域，特别涉及无线内容分发网络中最优缓冲资源分配方法。

背景技术

随着智能终端的快速发展，人们对社交和娱乐，尤其是视频资源的消费呈现出了快速增长的势头。无线网络中视频数据占有越来越重要的地位。思科预测到2021年，无线视频数据将占无线数据量的78％。为了满足人们日益增长的视频消费需求，需要对无线网络的架构进行升级或者重新设计，而对现有网络进行升级改造，造价很高。然而，一方面，网络中数量巨大的视频文件，是由很少一部分流行视频文件组成。另一方面，网络中传输很多重复的视频文件，给回程链路带来了很大的流量压力。为了降低改造现有网络架构的代价，缓解回程链路上的流量压力，无线边缘存储技术就被提出了。无线边缘存储技术是将近期比较受欢迎的视频文件，在非高峰时段，存放到边缘设备，比如小基站、家庭机顶盒中。当用户请求视频文件时，不再通过回程链路进行传输，而是直接通过网络的边缘设备传输给用户，有效减少网络上的流量。

由于现在视频资源总量非常巨大，消费者的喜好也各不相同，边缘设备的存储容量有限，将所有的文件都存在网络边缘中，很不现实。有学者提出将一个受欢迎的文件分成很多小文件块，将部分文件块存在边缘网络中，有用户请求时，直接将部分文件块发给用户。剩余的文件块存在远端服务器中，用户请求时，通过中间节点中继的方式，如图1所示，再转发给目标用户，以加快视频文件的请求速度，提高传输效率。这里，在进行文件块中继时就需要用到中间节点的缓冲区资源了。缓冲(Buffer)资源与缓存(Cache)资源不同，缓冲资源有更快的读写速度，本申请的目的是通过合理分配缓冲区资源，提高内容分发网络的效率，主要解决的是最小化缓冲区溢出概率和的问题。通常，一个中间节点，可能同时为多个用户同时提供中继服务，而中间节点贡献出的缓冲区资源是有限的，在缓冲区可能产生排队和溢出的问题。如何有效分配缓冲区的资源，直接决定了能否实现边缘存储技术。

参考文献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页中，在公式38下方定义了h_s(s_n)即“h_s(s_n)is the corresponding right eigenvector”，在公式40下方对h_A(a_n)进行了定义，“h_A(a_n)is the corresponding right eigenvector”，即表示对应的右特征向量。

发明内容

本发明提供的无线内容分发网络中基于鞅理论的最优缓冲资源分配方法，目的在于填补无线内容分发网络中的最优缓冲资源分配方法的空白，降低了中间节点缓冲区溢出的概率，提高内容分发的效率。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案包括以下步骤：

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.给定每个服务用户能容忍的缓冲区溢出概率，确定每个服务用户需要的最小缓冲区容量。