[发明专利]一种基于Stackelberg博弈的无源光网络中的视频缓存方法

说明书

本发明公开了一种基于Stackelberg博弈的无源光网络中的视频缓存方法，包括三个阶段：第一阶段，视频服务商发布在每个光网络单元上存储每个视频段所支付的回报，定义视频服务商和每个光网络单元的效用，进而得出Stackelberg博弈模型；第二阶段，定义所规划的Stackelberg博弈模型存在Stackelberg均衡的条件，并证明该条件是成立的；第三阶段，求解出视频服务商的最优视频缓存定价以及每个光网络单元上视频缓存的最佳方案。本发明通过将视频服务商和光网络单元之间的互动规划成一个Stackelberg博弈模型，使视频服务商通过付出一定的缓存代价获得更好的效用，同时让光网络单元在得到一定回报后能够积极主动的缓存视频，从而更加高效地为终端用户提供视频服务。

技术领域

本发明属于光纤接入网络领域，特别涉及了一种基于Stackelberg博弈的无源光网络中的视频缓存方法。

背景技术

随着光纤技术和光通讯设备的飞速发展，光纤到户系统正在世界范围内被广泛构建用于支持“最后一公里”的网络接入。实际中，从节约成本的角度考虑，主流运营商们通常以无源光网络的形式实现光纤到户系统的有效部署。

典型的无源光网络一般通过一个远程结点将一个光线路终端链接至多个光网络单元，其中光线路终端用于实现与核心网的连接而每个光网络单元则服务于一组终端用户。目前，无源光网络中的接入速率已经可达10Gbps-40Gbps，高速稳定的带宽使得其上所支持的服务类型不断增多。

在线视频服务，作为一项具有广泛用户需求同时能为服务提供商带来巨大收益的在线服务项目，如何在无源光网络中得到有效的支持正成为目前的一个研究焦点。传统上，无源光网络中的视频提供方式是由光线路终端将用户所需的存储于核心网服务器中的视频传输至光网络单元，再由光网络单元将视频转发至所连接的请求用户。在这种方式中，视频的传输需要同时经过核心网和接入网，不仅造成了较高的网络能量消耗同时也会降低视频的服务质量。

将视频缓存于无源光网络内部分散的光网络单元中然后由它们直接为其所连接的终端用户提供所需视频(如图1所示)，恰能有效解决上述传统视频提供方式所存在的不足。但是，如果缺乏一定的激励措施，光网络单元未必会参与视频缓存，因为缓存视频势必需要付出一定的缓存代价。因此，无源光网络中具有激励意识的视频缓存方法设计变得至关重要。通过合适的激励机制，让视频服务商给每个光网络单元提供一定的缓存回报，激励光网络单元积极的贡献自己的存储空间用于缓存视频，在最大化视频服务商和每个光网络单元效用的同时尽可能由光网络单元为用户提供视频，进而以较低的网络消耗更及时的满足用户的视频请求。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于Stackelberg博弈的无源光网络中的视频缓存方法，最大化视频服务商和光网络单元的效用，进而在无源光网络上为终端用户提供实时高效的视频服务。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于Stackelberg博弈的无源光网络中的视频缓存方法，包含以下三个阶段：

第一阶段：在设定每个视频均被分割成大小相同的多段进行缓存时，视频服务商发布在每个光网络单元上存储每个视频段所支付的回报，据此定义视频服务商和每个光网络单元的效用，进而得出无源光网络中视频缓存方法的Stackelberg博弈模型；

第二阶段：根据Stackelberg博弈理论，定义所规划的Stackelberg博弈模型存在Stackelberg均衡的条件，并证明该条件是成立的；

第三阶段：求解出达到Stackelberg均衡的最优策略，即视频服务商的最优视频缓存定价以及每个光网络单元上视频缓存的最佳方案。