山东大学周晓天获国家专利权
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龙图腾网获悉山东大学申请的专利一种基于内容流行度的边缘计算网络中平均场博弈优化方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119788736B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411835063.9,技术领域涉及:H04L67/568;该发明授权一种基于内容流行度的边缘计算网络中平均场博弈优化方法及系统是由周晓天;李宁柯;张海霞;袁东风设计研发完成,并于2024-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于内容流行度的边缘计算网络中平均场博弈优化方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于内容流行度的边缘计算网络中平均场博弈优化方法及系统,包括:1设置系统模型;包括设置边缘计算网络,边缘计算网络包括云数据中心、若干个具有存储单元的边缘节点和若干个用户;2根据各边缘节点的剩余存储空间状态以及基于内容流行度的对任务欢迎程度的状态变化,将边缘计算网络中面向视频服务缓存决策问题建模为随机微分博弈问题即SDG问题;3利用平均场博弈的方法来解决上述SDG问题,得到边缘计算网络中面向视频服务缓存决策问题的纳什均衡,获得各边缘节点的最优缓存策略。本发明关注用户需求的满足,并兼顾了边缘节点的缓存收益。
本发明授权一种基于内容流行度的边缘计算网络中平均场博弈优化方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于内容流行度的边缘计算网络中面向视频服务缓存策略的平均场博弈优化方法,其特征在于,包括: 1设置系统模型;包括设置边缘计算网络,边缘计算网络包括云数据中心、若干个具有存储单元的边缘节点和若干个用户; 2根据各边缘节点的剩余存储空间状态以及基于内容流行度的对任务欢迎程度的状态变化,将边缘计算网络中面向视频服务缓存决策问题建模为随机微分博弈问题即SDG问题; 3利用平均场博弈的方法来解决上述SDG问题,得到边缘计算网络中面向视频服务缓存决策问题的纳什均衡,获得各边缘节点的最优缓存策略; 步骤2中,将边缘计算网络中面向视频服务缓存决策问题建模为SDG问题;包括: 2‑1、求取边缘节点的内容缓存和剩余存储空间动态模型; 2‑2、求取边缘节点基于内容流行度的对任务欢迎程度的动态模型; 2‑3、对边缘计算网络中视频服务缓存决策问题进行缓存收益评估; 2‑4、建立边缘计算网络中视频服务缓存决策问题的SDG问题; 求取边缘节点的内容缓存和剩余存储空间动态模型;包括: ENq在t时隙对于任务内容的剩余存储空间用rq表示,rq的动态微分方程表示为: drqt=[Dq‑Hcqt]dt+η1dBqt II其中,Dq表示ENq对于任务的可用存储空间,H表示任务内容文件的大小,η1是一个正系数,Bqt是一个标准布朗运动,drqt表示ENq的剩余存储空间变化量,Dq‑Hcqt表示ENq未缓存的内容部分,η1dBqt表示ENq剩余存储空间的波动率; 求取边缘节点基于内容流行度的对任务欢迎程度的动态模型;包括: ENq在t时隙对任务的欢迎程度用vqt表示,vqt的动态变化过程用Ornstein‑Uhlenbeck过程描述,vqt的随机微分方程表示为: dvqt=θ[λqt‑vqt]dt+η2dFqt III其中,θ表示的是均值回归速率,θ0,η2表示Ornstein‑Uhlenbeck过程动态变化时的波动率,Fqt为标准布朗运动; λqt表示Ornstein‑Uhlenbeck过程中ENq对任务欢迎程度变化过程中的均值,由任务受欢迎程度的公认基础均值λ和当前时隙任务的流行度lt共同决定,表示为λqt=1‑αqλ+αqlt,其中,lt为t时隙任务的流行度,采用t时隙当前区域内任务的生成数量nt占区域任务最大生成数量Nt的比例表示αq表示ENq对于任务流行度影响其对任务的欢迎程度判定的信心值,λ代表当前网络环境下所有边缘节点对任务欢迎程度的一个普遍认同的共性判定值,任务流行度lt则影响ENq对任务受欢迎程度的个性判定值; 对边缘计算网络中视频服务缓存决策问题进行缓存收益评估;包括: a、求取等待优势时延收益:定义ENq与其他边缘节点相比,对于任务来说其等待优势时延带来的收益即等待优势时延收益用公式表示为: 其中,vqt为ENq在t时隙对任务的欢迎程度,vq′t为除ENq以外的其他边缘节点对任务的欢迎程度,ε‑为单位任务受欢迎程度对应的等待时延,假设等待时延与边缘节点对任务的欢迎程度呈线性关系; b、求取服务优势时延收益:ENq服务优势时延来源于其采取缓存策略cqt后的任务服务时延,与区域内其他边缘节点采取各自缓存策略后的预计平均任务服务时延Pmeant的差值,表示为Pmeant用公式表示为:其中,H表示任务内容文件大小,Rq表示ENq通过无线链路从云下载内容的速率;cmeant表示区域内其他边缘节点缓存内容文件大小的均值,用公式表示为cq′t为除ENq以外的其他边缘节点采取的缓存策略;Pqt为ENq通过无线链路从云下载任务内容文件的未缓存部分产生的下载时延,表示为c、求取存储空间占用成本:所占用的存储空间φqt表示为φqt=Dq‑rqt; d、求取瞬时缓存收益评估:ENq在t时隙的瞬时收益函数Jqt表示为: 其中,ω表示存储空间占用的惩罚系数; 建立边缘计算网络中视频服务缓存决策问题的SDG问题;包括: 定义ENq在t时隙对于视频任务缓存来说其状态为sqt=rqt,vqt;SDG问题定义一个四元组进行表示:其中,表示博弈者集合,表示ENq的状态空间,表示ENq的缓存策略集合,表示ENq在有限时间范围T内的收益函数最终,有限时间范围内的视频任务缓存问题建模为一个SDG问题,如下所示: drqt=[Dq‑Hcqt]dt+η1dBqt Ⅵdvqt=θ[λqt‑vqt]dt+η2dFqt其中,cqt是有限时间范围内的缓存策略,cq′t是除ENq以外其他边缘节点的缓存策略,sq′表示除ENq以外其他边缘节点的状态;定义在[t,T]时间段内收益目标函数Oqt为: 上述SDG问题的解,通过采用逆向求解法求解以下Q个耦合的Hamilton‑Jacobi‑Bellman方程得到:
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