8、无线软件定义网络中的边缘缓存优化

无线软件定义网络中的边缘缓存优化

1. 问题背景与基础设定

在无线视频服务场景中，视频内容和所需数据速率会随时间变化。为简化研究，假设所有流在研究时间内所需数据速率为固定值 ( v_q )。

定义 ( x_{iq} ) 为用户 ( i ) 的分辨率指示符， ( Q ) 为最高分辨率级别。若用户 ( i ) 选择视频的第 ( q ) 个分辨率， ( x_{iq} = 1 )；否则， ( x_{iq} = 0 )。因此，对于任何用户 ( i )，体验到的 MV - MOS 为 ( \sum_{q} x_{iq}s_q )，所需数据速率为 ( \sum_{q} x_{iq}v_q )。由于用户在同一时间只能选择一个分辨率级别，需满足以下约束条件：
[
\sum_{q = 1}^{Q} x_{iq} = 1, \forall i \in I
]

为保证整个网络的视频服务质量（QoE），需确保整体平均 MV - MOS 高于可接受值 ( S_0 )，即：
[
\frac{1}{|I|} \sum_{i \in I} \sum_{q = 1}^{Q} s_qx_{iq} \geq S_0
]
通常， ( S_0 ) 由服务提供商或网络运营商提供，用于控制特定区域的整体性能。

此外，视频卡顿（中断）比初始延迟更严重地降低用户体验，因为它破坏了视频流的流畅性。当缓冲区 ( b_{iq} )（比特）耗尽，低于阈值 ( b_0 ) 时会发生这种情况。为避免这一“烦人”因素，要求无线网络在用户设备缓冲区将缓冲区维持在阈值 ( b_0 )（比特）以上，以使用户获得流畅的视频流体验。对于任何用户 ( i )，应遵循以