边缘网络中视频缓存技术研究

发布时间：2019-09-17 10:16

【摘要】：随着移动通信、社交网络、移动智能终端的发展,人们对高质量实时数据业务有更强烈的需求,特别是在线视频和社交业务。传统内容分发网(Content Delivery Network,CDN)远离用户,导致传输距离远和延时高。然而未来业务本地化趋势越来越明显,特别是社交网络发展使得内容分发更加边缘化、小圈子化,边缘网络的缓存受到广泛的关注。本论文将视频内容分发服务分为用户只消费视频内容的传统视频服务和用户主动转发或者生产的社交视频服务,本论文分别针对用户的视频内容偏好、社交关系来研究边缘网络的视频内容缓存,包括以下两方面。第一,研究基于用户的视频内容偏好边缘网络的缓存设计。以用户的视频内容偏好来设计缓存,视频内容的数目是一个影响缓存算法复杂度的重要因素。先前研究是一种视频内容级的缓存策略,缓存策略的复杂度较高,使得缓存设计很难实用化。因此,为降低复杂度,本论文首先利用边缘网络用户的视频内容偏好的聚集效应,使用聚类算法来聚合用户和分割视频内容空间,达到降低用户维度和视频内容维度。之后,在新的用户空间和视频内容的维度空间,本论文设计一个简单有效的贪婪缓存算法,该算法的复杂度与视频内容数目和用户数目之积成二次方,大大降低了原来成指数关系或者高次多项式的复杂度。此外,本论文也考虑了用户的视频内容偏好组成的向量或者矩阵呈现高维、稀疏、倾斜的特征,这些特征使得分簇难度急剧增大,本论文也研究这些特征对于本文提出分簇的缓存策略影响。第二,研究基于社交关系的边缘网络的缓存设计。本论文首先将边缘网络的视频内容缓存设计建模为涉及社交关系的系统模型,即将用户间的社交关系作为缓存系统的重要因素。之后,本论文综合考虑虚拟的社交关系和物理社交关系来应对边缘网络中用户移动性,并提出基于社交关系的用户移动模型来获取用户间相遇的社交关系强度。最后,本论文根据社交关系强度选择缓存节点,然后设计视频内容缓存策略。仿真结果显示在社交网络中基于社交关系的视频内容缓存策略优于传统的基于视频内容流行度的视频内容缓存策略。此外,本论文也研究物理和虚拟社交关系对视频内容缓存策略影响,仿真结果表明用户移动的随机性和动态性,物理社交关系强于虚拟社交关系对于视频内容缓存策略影响。论文最后对全文进行了总结,并展望未来研究工作。
【图文】：

关系图,社交,物理,关系图

的贪婪的缓存算法。逡逑系的边缘网络视频缓存设计逡逑，用户的社交关系可以分为虚拟社交关系和物理社交关系，虚拟朋友、同事、亲情通过相互的关注建立的社交关系，物理设计间中移动而不断相遇而建立的社交关系。通常情况下，虚拟实际的物理空间中相遇的机会较大，例如两个用户为同事关系，物理距离相对较小同时会面的概率也较大。然而，在特殊的情，但两个用户的办公地点相距较远，分别位于公司的南北分部关系比较强，但是两者在物理空间不存在交集。本文将物理社合在一起去设计边缘网络视频缓存。同时，本文在建模物理是使用简单的用户移动模型，，而是建立基于虚拟社交关系的用户有一定社交关系的用户之间的移动规律。在获取用户的社交关评分作为缓存设计的重要参考，将社交关系重要的节点作为缓的视频内容上传到选择的缓存节点中，然后其他用户可以从缓

度数和,度数,纵轴,横轴

逦１００逦２００逦３００逦４００逦５００逦６００逦７００逦８００逦９００逦１０００逡逑Ｖａｌｕｅ逡逑图２－１邋Ｆａｃｅｂｏｏｋ用户的维度图（横轴为度数和纵轴为用户数量）逡逑Ｄｅｇｒｅｅ邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ逡逑５．０００邋ｉｐ逦—｜逡逑４．５００逡逑４．０００逡逑３．５００逦［逡逑３．０００逦Ｉ逡逑§，－［邋！逡逑２．０００逦Ｐ逡逑１．５００逦Ｐ逡逑１．０００逦ｔ逡逑１逡逑０逦１，０００逦２，０００逦３，０００逦４，０００逦５，０００逦６，０００逦７，０００逦８，０００逦９，０００邋１０，０００逡逑Ｖａｌｕｅ逡逑图２－２邋Ｔｗｉｔｔｅｒ用户的度数图（横轴为度数和纵轴为用户数量）逡逑２．２．２社交圈子的小世界逡逑社交用户表现一种同质性即具有相似特征的个体选择彼此作为朋友的倾向，逡逑例如用户Ａ发现用户Ｂ和自己有相同的兴趣和爱好，因而更有可能选择Ｂ作为自己的逡逑１４逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP393.0

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