[发明专利]基于边缘缓存的能量有效的网络内容分发机制构建方法

权利要求书

1.一种基于边缘缓存的能量有效的网络内容分发机制构建方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

根据网络服务模式的变化，构建系统模型，根据所述系统模型，在网络边缘部署内容；

根据网络边缘部署内容，构建ISP和CP的网络功耗模型，并进行约束和简化；基于强化学习对所述网络功耗模型进行优化求解。

2.根据权利要求1所述的一种基于边缘缓存的能量有效的网络内容分发机制构建方法，其特征在于，构建所述系统模型包括：

根据Zipf分布构建内容流行度模型；

构建网络模型；所述网络模型包括网络服务与架构模型、网络拓扑模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于边缘缓存的能量有效的网络内容分发机制构建方法，其特征在于，所述内容流行度模型构建，假设内容种类数为F，按照从1到k给视频内容编号；在给定的固定时间内，网络总的请求数为R，内容编号为k的内容流行度的分布为：

其中，齐普夫偏度系数α表征了内容流行度。

4.根据权利要求1所述的一种基于边缘缓存的能量有效的网络内容分发机制构建方法，其特征在于，构建的ISP功耗模型包括：基站功耗模型、传输功耗模型和缓存功耗模型；根据构建的所述基站功耗模型、所述传输功耗模型和所述缓存功耗模型得到ISP的功耗模型；所述ISP的功耗模型如下表示：

其中，P₀为基站的固有功耗；Δp是斜率参数，用来指明BS流量负载对其功耗的影响；g是通道增益；B表示系统带宽；N₀是与噪声有关的功率密度；η是与误码率要求相关的常数；是第i个基站中关于内容k的请求数，s^k是内容k的大小；P_n是网络节点功率；P_l是请求经过的网络链路功率；来表示基站i和内容源之间的平均跳数；X_ik为布尔变量；每个缓存到达的内容请求的平均检索功耗为P_r；ω_ca为功率效率参数。

5.根据权利要求4所述的一种基于边缘缓存的能量有效的网络内容分发机制构建方法，其特征在于，构建的所述CP功耗模型包括：静态功耗P_s、处理边缘缓存中未满足请求所消耗的功率；所述CP功耗模型如下表示：

其中，P_D为源服务器中每个用户请求的平均检索功耗。

6.根据权利要求5所述的一种基于边缘缓存的能量有效的网络内容分发机制构建方法，其特征在于，对构建ISP和CP的网络功耗模型约束条件，具体表达式如下：

其中，C_i是缓存i的最大缓存容量。

7.根据权利要求6所述的一种基于边缘缓存的能量有效的网络内容分发机制构建方法，其特征在于，所述简化方式包括：每个基站的缓存i均按照内容流行度排名的降序缓存内容以获得最佳的缓存性能；每个基站具有由表示的平均服务容量和相同数量的内容请求；

基于上述的两个条件用户请求在边缘缓存中不满足的个数被简化为：

根据所述简化方式和所述约束条件，所述网络功率模型重写为：

s.t.

其中，g是通道增益；B表示系统带宽；N₀是与噪声有关的功率密度；η是与误码率要求相关的常数。

8.根据权利要求1所述的一种基于边缘缓存的能量有效的网络内容分发机制构建方法，其特征在于，使用强化学习的Q-Learning算法对所述网络功耗模型进一步求解。