流行度感知的无线视频云边缓存策略研究

作     者：唐汉秦 赵辉 宁竞莜 王静 万波 王泉 

作者机构：西安电子科技大学计算机科学与技术学院 西安电子科技大学杭州研究院 陕西省智能人机交互与可穿戴技术重点实验室 

出 版 物：《西安电子科技大学学报》 (Journal of Xidian University)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：陕西省重点研发计划(2024GX-YBXM-010,2024GX-YBXM-140,2024GX-YBXM-039) 陕西省创新团队(2023-CX-TD-08) 陕西省秦创原“科学家+工程师”团队(2023KXJ-040) 中央高校基本科研业务费专项资金(ZYTS24089) 

主　　题：移动边缘计算 视频点播 视频缓存 云边协作 视频流行度 

摘      要：移动边缘缓存技术将视频缓存在离用户更近的边缘服务器，从而为用户提供更加便捷的服务。目前的视频缓存方法主要基于整体的视频流行度，忽视了视频流行度在时空上的差异，未能充分利用边缘服务器的广地域分布特性，影响云边环境下视频缓存的效果。针对此问题，笔者提出了基于流行度感知的无线视频云边缓存策略。首先，基于分布式协作的云边架构，考虑视频流行度在时空上的差异性，并结合视频分片及视频片段流行度，以最小化所有用户请求视频的平均时延和最大化用户请求视频的缓存总命中率为目标，建立云边视频缓存模型。其次，针对边缘服务器有限的计算资源和缓存资源，提出一种基于全局价值评估的缓存策略（GVE），将某一视频片段满足用户请求的能力表示为缓存价值，同时引入缓存价值惩罚机制，动态完成缓存内容的价值评估，实现视频片段高效缓存。最后，通过仿真实验证明所提出的策略能够显著地降低平均传输时延和回程流量负载，提高缓存资源的命中率。