[发明专利]协同边缘缓存方法及装置

权利要求书

1.一种协同边缘缓存方法，其特征在于，包括：

获取边缘缓存系统的覆盖范围内各用户终端在对应的边缘设备触发的内容请求；

以所述边缘缓存系统的系统能耗最小为优化目标，以所述边缘缓存系统中请求处理主体唯一、所述边缘缓存系统中各边缘设备的缓存容量限制以及所述用户终端允许的请求延迟限制为约束条件，基于所述内容请求，采用强化学习算法确定所述内容请求对应的最优协同边缘缓存策略；

基于所述最优协同边缘缓存策略，对所述内容请求对应的内容进行处理；

当用户终端u请求内容f时，根据内容传输过程，边缘缓存系统在t时刻的系统能耗可以用公式表示为：

其中，表示当用户终端u请求内容f时，边缘缓存系统在t时刻的系统能耗，表示当用户终端u请求内容f时，边缘缓存系统在t时刻的内容传输能耗，表示当用户终端u请求内容f时，边缘缓存系统在t时刻的用户终端能耗，表示当用户终端u请求内容f时，边缘缓存系统在t时刻的内容缓存替换能耗，表示是否应将本地SBS_i中的内容以及哪些内容替换为当前内容；

在确定最优协同边缘缓存策略时，优化问题可规划如下：

s.t C1:

C2∶

C3:

C4:

C5:

公式中约束条件的含义如下：

C1是二进制缓存决策，表示内容f的请求处理主体；

C2是表示是本地SBS_i是否发生了内容替换的决策变量；

C3确保用户终端的内容请求的请求处理主体唯一，即最终只能由本地SBS_i、协作SBS_j或MBS请求处理主体的一个进行处理；

C4是SBS_i缓存容量限制，以确保SBS_i上缓存内容的总数据大小不超过其缓存容量；

C5是每个用户允许的最大延迟；

集合用来表示SBS和MBS，其中0表示的是MBS，集合{1,2,3,…,N}表示的是N个SBS，C为缓冲容量；

集合用来表示U个用户；

集合用来表示系统中的F个内容；

集合用来表示系统运行固定长度的时隙，其中T表示有限的时间范围；表示内容f的数据大小；二进制决策变量表示在t时刻本地SBS_i对请求内容f的处理决策；

C为数据缓存容量；

表示每个用户u的最大请求容忍延迟，为内容f的传输延时。

2.根据权利要求1所述的协同边缘缓存方法，其特征在于，所述强化学习算法具体为Q学习算法。

3.根据权利要求2所述的协同边缘缓存方法，其特征在于，所述基于所述内容请求，采用强化学习算法确定所述内容请求对应的最优协同边缘缓存策略，具体包括：

基于所述内容请求，将所述优化目标以及所述约束条件表征的优化问题转换为马尔可夫决策过程，并采用Q学习算法确定所述内容请求对应的最优协同边缘缓存策略。

4.根据权利要求2所述的协同边缘缓存方法，其特征在于，所述基于所述内容请求，采用强化学习算法确定所述内容请求对应的最优协同边缘缓存策略，具体包括：

对于所述Q学习算法中每一状态，基于∈-greedy策略，选择所述状态下的动作。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的协同边缘缓存方法，其特征在于，所述边缘缓存系统的系统能耗包括内容传输能耗、用户终端能耗和内容缓存替换能耗；

所述内容传输能耗用于表征请求内容通过不同链路传输的能耗；

所述用户终端能耗用于表征用户终端发送内容请求并接收请求内容的过程中产生的能耗；

所述内容缓存替换能耗用于表征边缘设备为缓存请求内容而替换现有缓存内容产生的能耗。

6.根据权利要求5所述的协同边缘缓存方法，其特征在于，所述内容传输能耗包括请求内容通过所述边缘缓存系统中的中心设备、所述用户终端对应的本地边缘设备或者所述用户终端对应的协作边缘设备传输的能耗。