[发明专利]一种在移动边缘网络中的分布式服务缓存方法

说明书

本发明提供了一种在移动边缘网络中的分布式服务缓存方法，属于网络服务技术领域。该方法通过在移动边缘云中的5G基站部署微云，将网络服务提供商提供的服务从远程云迁移到用户附近的网络边缘节点，以减少网络服务的响应延迟。研究了移动服务市场下移动边缘网络中的服务缓存问题，针对网络服务提供商之间的资源共享问题设计了一种分布式且稳定的博弈论机制，引入新颖的成本分摊模型和联盟形成博弈来最小化所有网络服务提供商的成本，并通过广泛的仿真实验进行验证，有效的解决所有参与者的社会成本问题。

技术领域

本发明涉及一种移动边缘网络中分布式服务缓存方法，属于网络服务技术 领域，该方法通过在移动边缘云中的5G基站部署微云，将网络服务提供商提供 的服务从远程云迁移到用户附近的网络边缘节点，以减少网络服务的响应延迟。 研究了移动服务市场下移动边缘网络中的服务缓存问题，针对网络服务提供商 之间的资源共享问题设计了一种分布式且稳定的博弈论机制，引入新颖的成本 分摊模型和联盟形成博弈来最小化所有网络服务提供商的成本，并通过广泛的 仿真实验进行验证，有效的解决所有参与者的社会成本问题。

背景技术

在过去的十年中，随着云技术的发展，各种多媒体应用吸引了许多服务提 供商和基础设施提供商的关注。例如，各种各样的虚拟现实服务(VR)已被部 署在远程数据中心，以便对VR头戴式耳机中收集的视频数据进行实时处理。但 是此类服务不仅需要消耗大量的计算资源来进行处理，也需要消耗一定的带宽 资源以从耳机接收大量的输入视频数据。然而，由于需要处理大量数据造成核 心网络日益拥挤，导致在满足移动用户的服务质量(QoS)要求方面面临困难。 随着移动边缘计算和5G技术的快速发展，通过在用户附近的一侧部署微云并在 用户附近提供VR服务，为解决该问题提供了有希望的解决方案。网络服务提供 商可以将其部署在远程数据中心的服务或部分服务缓存到移动边缘云的微云中， 从而提高用户的QoS。

网络服务提供商可以从基础设施提供商处租用虚拟机(VM)。每个网络服 务提供商必须承担在微云中租用VM的带宽和计算资源的成本。为了降低成本， 网络服务提供商可以采取与其他网络服务提供商共享的方式租借VM。在具有多 个网络服务提供商的移动边缘云中的服务缓存面临许多挑战：(1)服务市场中 的多个网络服务提供商，竞争边缘云的有限资源，他们每个人都只在乎自己的 收益，不可能通过集中机制将他们集中于社会最优目标。因此需要一种分布式 机制。具体来说，如何设计分布式服务缓存机制，以使每个网络服务提供商都 有参与市场的动机。如何进一步保证市场稳定同时没有任何参与者可以通过偏 离当前的决策来增加其效用；(2)网络服务提供商的自私行为导致偏离社会最 优状态的结果。因此，需要一种与社会最优方法有一定差距的接近最优的解决 方案。具体来说，如何设计一种分布式服务缓存机制，以使每个服务提供者都 能获得非负收益，从而使任何参与者都无法通过偏离其当前决策来提高其效用， 从而确保该机制的稳定性；(3)为了进一步降低服务缓存的成本，网络服务提 供商可以选择与其他网络服务提供商共享其计算和带宽资源(从边缘云的基础 设施提供商租用)。考虑到一组网络服务提供商共享与联盟相同的资源，因此为 每个联盟设计有效的成本分担机制以最大程度地减少由于共享而导致的系统性 能下降是一项挑战。(4)选择5G服务(例如VR应用程序)的缓存位置可能会 对用户体验的延迟产生重大影响。如何设计这种对延迟敏感的网络服务的战略 性缓存机制是另一个挑战。尽管对内容中心网络(CCN)，任务分流和服务放置 有类似的研究，但这些研究与本文移动边缘云中的服务缓存问题有根本的不同。 首先，关于CCN的研究集中于在具有存储能力的节点中缓存内容(当它们被请 求时)，处理那些内容的服务通常被忽略。其次，关于任务卸载和服务放置的研 究通常假定处理卸载任务的服务仅部署在移动边缘云中的微云中，但是，这可 能不适用于从远程数据中心到具有多个网络服务提供商的移动边缘云的微云的 服务缓存。

发明内容

为了有效的解决在移动边缘网络中的服务缓存问题，本发明提出了一种具 有良好的近似率和高概率的Randomized算法。并提出了一种分布式机制，以最 小化所有参与者的社会成本。

本发明的技术方案：