[发明专利]一种面向内容协作缓存的边缘联盟博弈方法

说明书

本发明公开了一种面向内容协作缓存的边缘联盟博弈方法，包括以下步骤：A、建立缓存基础设施提供者联盟系统模型；B、设置联盟系统模型的服务位置；C、设置用户请求调度策略；D、建立服务请求模型；E、计算联盟系统收益；F、优化内容缓存策略和工作负载调度策略，使联盟系统利润最大化；G、设置联盟系统利润分配方案；H、设置联盟博弈方案。本发明能够解决现有技术的不足，在稳定的情况下提高缓存服务中个体参与者的利润。

技术领域

本发明涉及一种网络边缘缓存布置方法，具体是一种面向内容协作缓存的边缘联盟博弈方法。

背景技术

随着移动设备数量的不断增加，互联网正承受着移动数据流量的爆炸式增长。思科公司的一份报告预测，从2017年到2022年，全球移动数据将增长7倍。除了庞大的流量，流量传输的延迟也很重要。特别是在新兴的对延迟敏感的应用和服务中，如增强现实、自动驾驶、交互式在线地图等，交通延迟的大小直接决定了服务质量(QoS)。因此，为了减轻骨干网的通信负担，减少对延迟敏感的业务的响应时间，人们付出了很多努力。在网络边缘(即接近终端用户)部署缓存已被证明是一种有效和明智的策略。

目前的移动边缘缓存方案主要包括宏基站缓存、小基站缓存、设备到设备通信网络缓存和移动设备本地缓存四大类。缓存在这些基础设施或设备中的内容可以由所有用户直接从网络边缘获取，从而避免了骨干网的通信负担。除了上述四种类型外，最近还提出了一种新的在具有丰富IT资源的车辆上进行边缘缓存的方案，这是一种很有前景的方法。通过重用车辆作为缓存节点，服务提供商可以节省构建缓存基础设施(如基站)的巨额开支，同时确保所需的缓存命中率。

虽然在网络边缘缓存内容可以减少通信延迟，但在混合边缘缓存方案中，均衡缓存使用也带来了挑战。一方面，基站的固定缓存节点可能具有较大的存储容量(以边缘云的形式)，但其部署成本较高，服务范围(服务动态需求的能力)也有限。另一方面，车辆或移动设备的移动缓存节点具有较低的成本和灵活的适应用户需求变化的能力。然而，由于有限的存储容量，它不能缓存太多的数据。为了解决上述问题，利用混合缓存方案，提出了协同内容缓存。网络边缘的不同缓存节点相互协作可以降低网络成本，提高整体缓存利用率。然而，仍然存在一些关键的挑战，这些挑战限制了网络边缘的协作内容缓存，仍然有待解决。

缓存资源在空间上的不平衡。以往的合作模式通常采用租赁模式，内容提供者(CPs)与缓存基础设施提供者(CIPs)签订双边合同，租赁边缘资源用于内容缓存。这种模式忽略了CIPs之间的交互(如资源共享和内容负载)，导致缓存过程中的空间不平衡和资源浪费。

用户请求在时间上的不平衡。随着时间的推移，最终用户请求的波动会导致缓存资源和服务需求之间的不匹配。无线流量需求通常在一天中有一个较大的峰谷比。因此，构建更多缓存基础设施以满足高峰需求等传统解决方案也会造成巨大的资源浪费(在山谷时期)。

缺乏有吸引力的激励措施。期望缓存提供者无论获得多少利润都会无条件地与他人合作是不切实际的。在某些情况下，一个“听起来不错”的联盟并不总能使所有成员受益，例如，某些人的利润可能会因“闲置成员”获得的收入多于他们应得的收入而受损。因此，只有当考虑到潜在的金钱损失风险(例如违反了与客户协商的服务质量)，每个成员都能获得足够的利益时，合作才会形成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种面向内容协作缓存的边缘联盟博弈方法，能够解决现有技术的不足，在稳定的情况下提高缓存服务中个体参与者的利润。

本发明的内容包括以下步骤：

A、建立缓存基础设施提供者联盟系统模型；

B、设置联盟系统模型的服务位置；

C、设置用户请求调度策略；

D、建立服务请求模型；

E、计算联盟系统收益；