CN110062037B - 内容分发方法及装置 - Google Patents

内容分发方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110062037B
CN110062037B CN201910277725.8A CN201910277725A CN110062037B CN 110062037 B CN110062037 B CN 110062037B CN 201910277725 A CN201910277725 A CN 201910277725A CN 110062037 B CN110062037 B CN 110062037B
Authority
CN
China
Prior art keywords
content
base station
cache
caching
service
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910277725.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110062037A (zh
Inventor
方超
刘昌通
张梦雨
何芮芃
王朱伟
许胜�
翟梦荻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201910277725.8A priority Critical patent/CN110062037B/zh
Publication of CN110062037A publication Critical patent/CN110062037A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110062037B publication Critical patent/CN110062037B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/14—Network analysis or design
    • H04L41/145—Network analysis or design involving simulating, designing, planning or modelling of a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • H04L67/1001—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network for accessing one among a plurality of replicated servers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/56—Provisioning of proxy services
    • H04L67/565—Conversion or adaptation of application format or content

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Information Transfer Between Computers (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明实施例提供一种内容分发方法及装置，其中方法包括：在ISP的各基站侧部署用于缓存内容的边缘缓存；以布尔变量表征基站是否缓存内容的缓存决策，根据布尔变量和CP为内容提供的缓存激励，建立ISP各基站服务利润的第一效能函数和CP服务利润的第二效能函数，构建斯坦伯格博弈最优化模型；获取各内容的流行度、带宽卖出价格、带宽成本价格、链路与节点流量负载处理价格、移动用户流量费用以及各基站对内容的流量需求并代入至所述斯坦伯格博弈最优化模型进行计算，获得所述缓存决策和缓存激励。本发明实施例实现了ISP与CP收益的合理分割与缓存成本的共同承担，使得更多的流行内容缓存在网络边缘，提供了网络内容分发效率。

Description

内容分发方法及装置
技术领域
本发明涉及移动互联网技术领域，更具体地，涉及内容分发方法及装置。
背景技术
目前互联网流量呈现增长的趋势，其中移动互联网流量增长最为明显，这为内容提供商(Content Provider，CP)与运营商网络(Internet Service Provider，ISP)的内容分发服务带来了严峻的挑战。对于CP来说，希望通过选择合适的内容服务器，使得用户能够快速获取满足其要求的内容，同时降低对内容服务器的负载压力。对于ISP来说，希望在满足CP的内容传输需求的同时，最小化网络传输流量。随着网络流量的迅猛增长，在现有网络体系架构下，CP与ISP单独提供内容服务都难以实现各自的目标。
现有技术已经知晓，当CP与ISP联合提供内容分发服务时，系统能够准确获取网络拓扑、用户请求等信息，指导CP选择最优的内容服务器与ISP实现合理的流量工程，进而提高用户的服务质量。
虽然在网络边缘缓存合适的内容能够有效满足接入网用户请求，但是在网络边缘部署缓存会给ISP带来额外的成本。如果引入的内容缓存成本仅由ISP承担，那么ISP难以在网络边缘主动缓存内容来提高CP的服务质量。
发明内容
本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的内容分发方法及装置。
第一个方面，本发明实施例提供一种内容分发方法，包括：
在ISP的各基站侧部署用于缓存内容的边缘缓存；
以布尔变量表征基站是否缓存内容的缓存决策，根据所述布尔变量和CP为内容提供的缓存激励，建立ISP各基站服务利润的第一效能函数和CP服务利润的第二效能函数，根据所述第一效能函数和第二效能函数构建斯坦伯格博弈最优化模型；
获取各内容的流行度、带宽卖出价格、带宽成本价格、链路与节点流量负载处理价格、移动用户流量费用以及各基站对内容的流量需求并代入至所述斯坦伯格博弈最优化模型进行计算，获得所述缓存决策和缓存激励；
其中，所述斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为各基站的总服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量。
第二个方面，本发明实施例提供一种内容分发装置，包括：
边缘缓存部署模块，用于在ISP的各基站侧部署用于缓存内容的边缘缓存；
博弈模型构建模块，用于以布尔变量表征基站是否缓存内容的缓存决策，根据所述布尔变量和CP为内容提供的缓存激励，建立ISP各基站服务利润的第一效能函数和CP服务利润的第二效能函数，根据所述第一效能函数和第二效能函数构建斯坦伯格博弈最优化模型；
分发结果确定模块，用于获取各内容的流行度、带宽卖出价格、带宽成本价格、链路与节点流量负载处理价格、移动用户流量费用以及各基站对内容的流量需求并代入至所述斯坦伯格博弈最优化模型进行计算，获得所述缓存决策和缓存激励；
其中，所述斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为各基站的总服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
本发明实施例提供的内容分发方法及装置，通过在网络边缘部署缓存并提供缓存激励，实现了ISP与CP收益的合理分割与缓存成本的共同承担，使得更多的流行内容缓存在网络边缘，提供了网络内容分发效率。借鉴当前ISP与CP协同提供内容服务的工作模式，考虑到缓存在降低网络内容冗余传输方面的巨大优势与ISP缺少主动缓存网络内容的动机，设计了一种基于边缘缓存的ISP与CP内容博弈分发算法。相比ISP与CP协同通信模型，本发明实施例在提高网络整体收益的同时，使得ISP与CP共同承担网络缓存成本，激励ISP边缘缓存更多的热门内容，进而合理划分ISP与CP之间的网络收益，提高网络资源利用率与内容分发效率。此外，经理论证明，本发明实施例方法能够达到斯坦伯格博弈平衡，并能得到均衡下最优的缓存决策与缓存激励。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的内容分发方法的流程示意图；
图2为现有技术中ISP与CP的服务与经济行为示意图；
图3为本发明实施例中ISP与CP的服务与经济行为示意图；
图4为本发明实施例提供的内容分发装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的内容分发方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括S101、S102和S103，具体地，
S101、在ISP的各基站侧部署用于缓存内容的边缘缓存。
需要说明的是，现有技术在实现ISP部署边缘缓存时，通常会将边缘缓存部署在交换机或者网关侧，现有技术并未意识到，如果将边缘缓存部署在交换机或者网关侧存在距离用户较远导致分发成本较大的问题，因此，本发明实施例将边缘缓存部署在基站侧，使缓存的内容更加贴近用户，从而提高分发效率，降低分发成本。
S102、以布尔变量表征基站是否缓存内容的缓存决策，根据所述布尔变量和CP为内容提供的缓存激励，建立ISP各基站服务利润的第一效能函数和CP服务利润的第二效能函数，根据所述第一效能函数和第二效能函数构建斯坦伯格博弈最优化模型。
本发明实施例的斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为ISP各基站的服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量。
需要说明的是，本发明实施例用布尔变量Xik来表征基站i是否缓存内容k。如果基站i缓存内容k，则Xik取值为1，否则为0。本发明实施例的ISP网络在基站侧部署了边缘缓存，通过在缓存放置合适的网络内容，大部分的移动用户请求能被基站缓存的内容所服务，剩余请求由CP来提供响应，从而有效提高了内容分发效率，ISP部署的边缘缓存存储某个内容时，CP会给该内容的缓存行为提高一定的激励，即缓存激励，使得ISP与CP共同成大缓存成本，同时提高了ISP与CP的内容分发效率。
图2为现有技术中ISP与CP的服务与经济行为示意图，图3为本发明实施例中ISP与CP的服务与经济行为示意图。通过比较图2和图3可知，在网络边缘缓存部署后，ISP与CP服务与经济行为发生了显著变化，本发明实施例在ISP基站侧部署边缘缓存后，相比传统的ISP与CP服务行为，ISP不仅具有网络支持服务，还能提供内容服务。由于边缘缓存的引入会增加ISP的成本，为了激励边缘缓存存储更多热门内容，CP还为ISP在基站侧缓存内容的行为予以激励。
S103、获取各内容的流行度、带宽卖出价格、带宽成本价格、链路与节点流量负载处理价格、移动用户流量费用以及各基站对内容的流量需求并代入至所述斯坦伯格博弈最优化模型进行计算，获得所述缓存决策和缓存激励。
需要说明的是，本发明实施例建立的斯坦伯格博弈最优化模型中参考了内容的流行度，考虑到边缘缓存应该优先存储流行度高的热门内容，即本发明实施例中流行度越高的内容具有更低的缓存成本，本发明实施例通过设计基站侧和CP侧的服务利润的效能函数，使得ISP与CP在内容分发过程中共同承担边缘缓存部署带来的缓存成本，实现网络收益的博弈均衡，同时提高了网络资源利用率与网络内容分发效率。
本发明实施例具有以下明显的优势和有益效果：
(1)通过在网络边缘部署缓存并提供缓存激励，实现了ISP与CP收益的合理分割与缓存成本的共同承担，使得更多的流行内容缓存在网络边缘，提供了网络内容分发效率。
(2)借鉴当前ISP与CP协同提供内容服务的工作模式，考虑到缓存在降低网络内容冗余传输方面的巨大优势与ISP缺少主动缓存网络内容的动机，设计了一种基于边缘缓存的ISP与CP内容博弈分发算法。相比ISP与CP协同通信模型，本发明实施例在提高网络整体收益的同时，使得ISP与CP共同承担网络缓存成本，激励ISP边缘缓存更多的热门内容，进而合理划分ISP与CP之间的网络收益，提高网络资源利用率与内容分发效率。此外，经理论证明，本发明实施例方法能够达到斯坦伯格博弈平衡，并能得到均衡下最优的缓存决策与缓存激励。
在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，获取各内容的流行度，具体为：
根据zipf齐普夫分布模型计算内容的流行度：
Figure BDA0002020599850000061
其中，R表示预设时间内所有内容的请求总数，Rk表示预设时间内排序为k的内容的请求数，α表示预设参数；α取值越大，表明网络流行视频数越多。
统计预设时间内针对各内容的请求个数以及所有内容的请求总数，并代入至所述zipf齐普夫分布模型中，获得内容的序号k，用序号k表征所述内容的流行度，可以理解的是，k的数值越小，则对应内容的流行度越高。
在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，所述第一效能函数中包括基站缓存内容的缓存成本函数，所述缓存成本函数与所述内容的流行度负相关。也就是说，本发明实施例在计算基站缓存内容的缓存成本时，认为内容的流行度越高，则缓存所需的成本越小。具体地，缓存成本函数为：
Figure BDA0002020599850000062
其中，Aik表示基站i缓存内容k的缓存成本；C0为大于0的预设参数；K表示内容的总数；f(ai)为基站i处的流行度参数ai的函数；Xik为布尔变量，若基站i缓存内容k，则Xik取值为1，若基站i不缓存内容k，则Xik取值为0。
在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，第一效能函数所述第一效能函数由带宽收益、缓存激励、支出的节点与链路流量负载处理成本以及支出的缓存成本组成，具体为：
Figure BDA0002020599850000063
其中，Ui(Xi)表示基站i的服务利润；K表示内容的总数，所述内容根据流行度从大到小进行排序；Dik表示基站i处对内容k的流量需求；Pb表示带宽卖出价格；P0表示带宽成本价格；C0为大于0的预设参数；
Figure BDA0002020599850000064
为基站i从CP请求内容k的平均跳数，Pl和Pn分别为链路和节点的流量负载处理价格；vk表示CP给内容k提供的缓存激励；f(ai)为基站i处的流行度参数ai的函数；Xik为布尔变量，若基站i缓存内容k，则Xik取值为1，若基站i不缓存内容k，则Xik取值为0。
在第一效能函数中，带宽收益通过公式(2-Xik)Dik(Pb-P0)计算；缓存激励通过公式Xikvk计算；节点与链路流量负载处理成本通过公式
Figure BDA0002020599850000071
计算。
在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，第二效能函数由内容的服务收益、支出的节点流量负载成本以及支出的缓存激励组成。具体地，第二效能函数的表达式为：
所述斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为ISP各基站的服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量。
Figure BDA0002020599850000072
其中，U0(v)表示CP的服务利润；Dik表示基站i处对内容k的流量需求；Pb表示带宽卖出价格；Pn表示节点的流量负载处理价格；Ps为移动用户流量费用；K表示内容的总数；vk表示CP给内容k提供的缓存激励；N表示基站的总数；Xik为布尔变量，若基站i缓存内容k，则Xik取值为1，若基站i不缓存内容k，则Xik取值为0
在第二效能函数中，内容的服务收益通过公式DikPs计算，节点流量负载成本通过公式(1-Xik)Dik(Pb+Pn)计算。
在本发明实施例中，假设CP先给出缓存激励，然后ISP基于CP制定的缓存激励来选择最优的缓存决策，因此，相关的斯坦伯格博弈最优化问题可以表示为：
Figure BDA0002020599850000073
Figure BDA0002020599850000074
Figure BDA0002020599850000075
其中，v*表示使CP的服务利润达到最大值的缓存激励，
Figure BDA0002020599850000076
表示使各基站的总服务利润达到最大值时，基站i的缓存决策。
将单个基站服务利润模型与CP服务利润模型的一阶导数置零，即可得到博弈均衡下最优的缓存决策为：
Figure BDA0002020599850000081
缓存激励为：
Figure BDA0002020599850000082
图4为本发明实施例提供的内容分发装置的结构示意图，如图5所示，该内容分发装置包括：边缘缓存部署模块401、博弈模型构建模块402和分发结果确定模块403，其中：
边缘缓存部署模块401，用于在ISP的各基站侧部署用于缓存内容的边缘缓存；
博弈模型构建模块402，用于以布尔变量表征基站是否缓存内容的缓存决策，根据所述布尔变量和CP为内容提供的缓存激励，建立ISP各基站服务利润的第一效能函数和CP服务利润的第二效能函数，根据所述第一效能函数和第二效能函数构建斯坦伯格博弈最优化模型；
所述斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为各基站的总服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量。
分发结果确定模块403，用于获取各内容的流行度、带宽卖出价格、带宽成本价格、链路与节点流量负载处理价格、移动用户流量费用以及各基站对内容的流量需求并代入至所述斯坦伯格博弈最优化模型进行计算，获得所述缓存决策和缓存激励。
本发明实施例提供的内容分发装置，具体执行上述各内容分发方法实施例流程，具体请详见上述各内容分发方法实施例的内容，在此不再赘述。本发明实施例提供的内容分发装置具有以下明显的优势和有益效果：
(1)通过在网络边缘部署缓存并提供缓存激励，实现了ISP与CP收益的合理分割与缓存成本的共同承担，使得更多的流行内容缓存在网络边缘，提供了网络内容分发效率。
(2)借鉴当前ISP与CP协同提供内容服务的工作模式，考虑到缓存在降低网络内容冗余传输方面的巨大优势与ISP缺少主动缓存网络内容的动机，设计了一种基于边缘缓存的ISP与CP内容博弈分发算法。相比ISP与CP协同通信模型，本发明实施例在提高网络整体收益的同时，使得ISP与CP共同承担网络缓存成本，激励ISP边缘缓存更多的热门内容，进而合理划分ISP与CP之间的网络收益，提高网络资源利用率与内容分发效率。此外，经理论证明，本发明实施例方法能够达到斯坦伯格博弈平衡，并能得到均衡下最优的缓存决策与缓存激励。
图5为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储在存储器530上并可在处理器510上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的内容分发方法，例如包括：在ISP的各基站侧部署用于缓存内容的边缘缓存；以布尔变量表征基站是否缓存内容的缓存决策，根据所述布尔变量和CP为内容提供的缓存激励，建立ISP各基站服务利润的第一效能函数和CP服务利润的第二效能函数，根据所述第一效能函数和第二效能函数构建斯坦伯格博弈最优化模型；获取各内容的流行度、带宽卖出价格、带宽成本价格、链路与节点流量负载处理价格、移动用户流量费用以及各基站对内容的流量需求并代入至所述斯坦伯格博弈最优化模型进行计算，获得所述缓存决策和缓存激励；其中，所述斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为各基站的总服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的内容分发方法，例如包括：在ISP的各基站侧部署用于缓存内容的边缘缓存；以布尔变量表征基站是否缓存内容的缓存决策，根据所述布尔变量和CP为内容提供的缓存激励，建立ISP各基站服务利润的第一效能函数和CP服务利润的第二效能函数，根据所述第一效能函数和第二效能函数构建斯坦伯格博弈最优化模型；获取各内容的流行度、带宽卖出价格、带宽成本价格、链路与节点流量负载处理价格、移动用户流量费用以及各基站对内容的流量需求并代入至所述斯坦伯格博弈最优化模型进行计算，获得所述缓存决策和缓存激励；其中，所述斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为各基站的总服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种内容分发方法，其特征在于，包括：
在ISP的各基站侧部署用于缓存内容的边缘缓存；
以布尔变量表征基站是否缓存内容的缓存决策，根据所述布尔变量和CP为内容提供的缓存激励，建立ISP各基站服务利润的第一效能函数和CP服务利润的第二效能函数，根据所述第一效能函数和第二效能函数构建斯坦伯格博弈最优化模型；
获取各内容的流行度、带宽卖出价格、带宽成本价格、链路与节点流量负载处理价格、移动用户流量费用以及各基站对内容的流量需求并代入至所述斯坦伯格博弈最优化模型进行计算，获得所述缓存决策和缓存激励；
将单个基站服务利润模型与CP服务利润模型的一阶导数置零，即可得到博弈均衡下最优的缓存决策为：
Figure FDA0003151283620000011
缓存激励为：
Figure FDA0003151283620000012
其中，所述斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为各基站的总服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量；
所述第一效能函数具体为：
Figure FDA0003151283620000013
其中，Ui(Xi)表示基站i的服务利润；K表示内容的总数，所述内容根据流行度从大到小进行排序；Dik表示基站i处对内容k的流量需求；Pb表示带宽卖出价格；P0表示带宽成本价格；C0为大于0的预设参数；
Figure FDA0003151283620000014
为基站i从CP请求内容k的平均跳数，Pl和Pn分别为链路和节点的流量负载处理价格；vk表示CP给内容k提供的缓存激励；f(ai)为基站i处的流行度参数ai的函数；Xik为布尔变量，若基站i缓存内容k，则Xik取值为1，若基站i不缓存内容k，则Xik取值为0；
所述第二效能函数具体为：
Figure FDA0003151283620000021
其中，U0(v)表示CP的服务利润；Dik表示基站i处对内容k的流量需求；Pb表示带宽卖出价格；Pn表示节点的流量负载处理价格；Ps为移动用户流量费用；K表示内容的总数；vk表示CP给内容k提供的缓存激励；N表示基站的总数；
所述斯坦伯格博弈最优化模型为：
Figure FDA0003151283620000022
Figure FDA0003151283620000023
Figure FDA0003151283620000024
其中，v*表示使CP的服务利润达到最大值的缓存激励，
Figure FDA0003151283620000025
表示使各基站的总服务利润达到最大值时，基站i的缓存决策，sk表示第k个内容的大小。
2.根据权利要求1所述的内容分发方法，其特征在于，所述获取各内容的流行度，具体为：
根据zipf齐普夫分布模型计算内容的流行度：
Figure FDA0003151283620000026
其中，R表示预设时间内所有内容的请求总数，Rk表示预设时间内排序为k的内容的请求数，所述请求数作为所述内容流行度，α表示预设流行度参数。
3.根据权利要求1所述的内容分发方法，其特征在于，所述第一效能函数中包括基站缓存内容的缓存成本函数，所述缓存成本函数与所述内容的流行度负相关。
4.一种内容分发装置，其特征在于，包括：
边缘缓存部署模块，用于在ISP的各基站侧部署用于缓存内容的边缘缓存；
博弈模型构建模块，用于以布尔变量表征基站是否缓存内容的缓存决策，根据所述布尔变量和CP为内容提供的缓存激励，建立ISP各基站服务利润的第一效能函数和CP服务利润的第二效能函数，根据所述第一效能函数和第二效能函数构建斯坦伯格博弈最优化模型；
分发结果确定模块，用于获取各内容的流行度、带宽卖出价格、带宽成本价格、链路与节点流量负载处理价格、移动用户流量费用以及各基站对内容的流量需求并代入至所述斯坦伯格博弈最优化模型进行计算，获得所述缓存决策和缓存激励；
其中，所述斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为各基站的总服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量；
将单个基站服务利润模型与CP服务利润模型的一阶导数置零，即可得到博弈均衡下最优的缓存决策为：
Figure FDA0003151283620000031
缓存激励为：
Figure FDA0003151283620000032
其中，所述斯坦伯格博弈最优化模型的优化目标为各基站的总服务利润和CP的服务利润均为最大值，所述斯坦伯格博弈最优化模型的约束条件为基站缓存的内容总量小于基站自身的存储量；
所述第一效能函数具体为：
Figure FDA0003151283620000033
其中，Ui(Xi)表示基站i的服务利润；K表示内容的总数，所述内容根据流行度从大到小进行排序；Dik表示基站i处对内容k的流量需求；Pb表示带宽卖出价格；P0表示带宽成本价格；C0为大于0的预设参数；
Figure FDA0003151283620000034
为基站i从CP请求内容k的平均跳数，Pl和Pn分别为链路和节点的流量负载处理价格；vk表示CP给内容k提供的缓存激励；f(ai)为基站i处的流行度参数ai的函数；Xik为布尔变量，若基站i缓存内容k，则Xik取值为1，若基站i不缓存内容k，则Xik取值为0；
所述第二效能函数具体为：
Figure FDA0003151283620000041
其中，U0(v)表示CP的服务利润；Dik表示基站i处对内容k的流量需求；Pb表示带宽卖出价格；Pn表示节点的流量负载处理价格；Ps为移动用户流量费用；K表示内容的总数；vk表示CP给内容k提供的缓存激励；N表示基站的总数；
所述斯坦伯格博弈最优化模型为：
Figure FDA0003151283620000042
Figure FDA0003151283620000043
Figure FDA0003151283620000044
其中，v*表示使CP的服务利润达到最大值的缓存激励，
Figure FDA0003151283620000045
表示使各基站的总服务利润达到最大值时，基站i的缓存决策，sk表示第k个内容的大小。
5.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至3中任意一项所述的内容分发方法。
6.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至3中任意一项所述的内容分发方法。
CN201910277725.8A 2019-04-08 2019-04-08 内容分发方法及装置 Active CN110062037B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910277725.8A CN110062037B (zh) 2019-04-08 2019-04-08 内容分发方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910277725.8A CN110062037B (zh) 2019-04-08 2019-04-08 内容分发方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110062037A CN110062037A (zh) 2019-07-26
CN110062037B true CN110062037B (zh) 2021-08-20

Family

ID=67318494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910277725.8A Active CN110062037B (zh) 2019-04-08 2019-04-08 内容分发方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110062037B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110602173A (zh) * 2019-08-20 2019-12-20 广东工业大学 一种面向移动区块链的内容缓存迁移方法
CN111815367A (zh) * 2020-07-22 2020-10-23 北京工业大学 基于边缘缓存的网络利润最优化分配机制构建方法
CN112822512B (zh) * 2021-01-26 2023-01-31 南京邮电大学 一种基于svc视频文件的分层缓存方法
CN112804361B (zh) * 2021-03-31 2021-07-02 中国人民解放军国防科技大学 一种面向内容协作缓存的边缘联盟博弈方法
CN114980212B (zh) * 2022-04-29 2023-11-21 中移互联网有限公司 边缘缓存方法、装置、电子设备及可读存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105681413A (zh) * 2016-01-14 2016-06-15 北京邮电大学 一种cdn与isp协同处理数据的方法及装置
CN106453518A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 北京工业大学 一种能量有效的内容中心网络分布式缓存方法
CN107483630A (zh) * 2017-09-19 2017-12-15 北京工业大学 一种基于边缘缓存的isp与cp联合内容分发机制的构建方法
CN108566636A (zh) * 2018-04-28 2018-09-21 中国人民解放军陆军工程大学 面向不同用户偏好的d2d随机缓存布设方法
CN108600014A (zh) * 2018-04-27 2018-09-28 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于Stackelberg博弈的存储资源分配方法
CN108629651A (zh) * 2017-03-21 2018-10-09 奥多比公司 基于内容特定度量和内容间约束来捆绑在线内容片段用于呈现
CN108769188A (zh) * 2018-05-28 2018-11-06 南京财经大学 一种基于Stackelberg博弈的无源光网络中的视频缓存方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105681413A (zh) * 2016-01-14 2016-06-15 北京邮电大学 一种cdn与isp协同处理数据的方法及装置
CN106453518A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 北京工业大学 一种能量有效的内容中心网络分布式缓存方法
CN108629651A (zh) * 2017-03-21 2018-10-09 奥多比公司 基于内容特定度量和内容间约束来捆绑在线内容片段用于呈现
CN107483630A (zh) * 2017-09-19 2017-12-15 北京工业大学 一种基于边缘缓存的isp与cp联合内容分发机制的构建方法
CN108600014A (zh) * 2018-04-27 2018-09-28 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于Stackelberg博弈的存储资源分配方法
CN108566636A (zh) * 2018-04-28 2018-09-21 中国人民解放军陆军工程大学 面向不同用户偏好的d2d随机缓存布设方法
CN108769188A (zh) * 2018-05-28 2018-11-06 南京财经大学 一种基于Stackelberg博弈的无源光网络中的视频缓存方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Edge Cache-Based ISP-CP Collaboration Scheme for Content Delivery Services;CHAO FANG 等;《IEEE ACCESS》;20181225;第7卷;第5277-5284页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110062037A (zh) 2019-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110062037B (zh) 内容分发方法及装置
Ning et al. A cooperative partial computation offloading scheme for mobile edge computing enabled Internet of Things
CN108600014B (zh) 一种基于Stackelberg博弈的存储资源分配方法
CN108304256B (zh) 一种边缘计算中低开销的任务调度方法及装置
CN109831796B (zh) 无线网络虚拟化中的资源分配方法
CN103442412B (zh) 一种基于加权最优二分图匹配的网络选择方法
CN110149394A (zh) 系统资源的调度方法、装置和存储介质
CN107360202A (zh) 一种终端的接入调度方法和装置
Krolikowski et al. Optimal cache leasing from a mobile network operator to a content provider
CN114173379A (zh) 一种基于5g专网分流器的多用户计算卸载方法
Zhao et al. H-trust: A robust and lightweight group reputation system for peer-to-peer desktop grid
CN113703970B (zh) 基于拍卖机制的服务器资源分配方法、装置、设备及介质
CN111815367A (zh) 基于边缘缓存的网络利润最优化分配机制构建方法
CN107248920B (zh) 一种基于主从博弈的可再生能源分配算法
CN108512765B (zh) 一种基于网络节点分布式Pagerank的网络内容扩散方法
Cui et al. Multi-hop access pricing in public area WLANs
CN107786469A (zh) 一种基于前向任务估计的物联网响应式带宽调节方法
CN103916328A (zh) 内容分发网络及对等网络的流量控制方法及系统
CN107277895B (zh) 一种基于博弈论的异构网络下接入网络选择方法及装置
CN102904916A (zh) 建立点对点通信的方法、索引服务器及系统
Presti et al. Dynamic replica placement in content delivery networks
CN101369915B (zh) 可运营p2p网络资源管理系统
CN106658624B (zh) 一种多无线网络共存场景下的用户与网络匹配方法
CN110012071B (zh) 用于物联网的缓存方法和装置
CN103561471B (zh) 一种多用户单中继通信系统中的带宽分配方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant