基于wsp协同的视频副本缓存策略研究

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1、硕士学位论文基于WSP协同的视频副本缓存算法研究ResearchofVideoCachingAlgorithmBasedonWSPCollaborativeCachingMethodology作者：张拮导师：郭宇春北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书删本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权

2、说明)学位论文作者签名：七1新龆彳9旁签字日期：2口竹年，月弓f日签字日期：29仟年)月37日中图分类号：TP393UDC：654学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于WSP协同的视频副本缓存策略研究ResearchofVideoCachingAlgorithmBasedonWSPCollaborativeCachingMethodology作者姓名：张描导师姓名：郭宇春学位类别：工学学科专业：通信与信息系统学号：11120200职称：教授学位级别：硕士研究方向：网络行为分析与应用北京交通大学2014年3月致谢本论文的工作是在我的导

3、师郭宇春教授的悉心指导下完成的，郭宇春教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来郭宇春老师对我的关心和指导。感谢实验室所有的老师，其中特别感谢胡师舜老师对我学习和生活上一如既往的关心与帮助。同时也需要感谢陈一帅老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。感谢赵永祥老师、郑宏云老师在我研究生阶段对我无私的帮助，在此向各位老师表示衷心的谢意。感谢实验室的各位师兄师弟师姐师妹，特别是谭晓颖、徐赢颖、张毅、张超、冯晓龙、梁彪，他们经常性的讨论和交流对我论文中很多学术观点的形成和完善都有重要的意义。在实

4、验室工作及撰写论文期间，王静、张慧敏、张倜、王利峰等同学对我论文中的各项研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。北京交通大学硕士学位论文中文摘要中文摘要摘要：视频点播服务(VoD)的迅猛发展带来了巨大的带宽开销，在2012年，全球视频流量已经占到了整个互联网流量的57％。随着无线技术的飞速发展，大量3G，4G用户对VoD服务的需求更加加剧了核心带宽资源的需求危机。为了应对无线用户对VoD服务的不断需求，无线服务提供商(WsP)开始在移动交换中心(MSC)上部署高速缓存(Ca

5、che)，以求提高用户体验，降低骨干网带宽消耗。研究该场景下各WSP的cache策略，不仅有助于提高cache命中率，同时也对降低服务器负载、节省WSP对骨干网的带宽消耗、提高服务质量有着重要的指导意义。本文首先分析了新浪无线视频用户的基本统计特征，研究了新浪无线视频用户的观影行为。通过研究用户行为，不仅可以了解无线用户对视频的需求情况和用户的观影模式，还可以对WSP的cache策略提供重要的参考价值。通过从多角度分析用户的观影行为，包括用户每天的观影模式，用户活跃度，视频流行度分布以及视频流行度变化频率等情况，发现流行度排在前10％的视频带来了80％

6、的流量，虽然无线视频每天的流行度变化比较巨大，但是最热门的视频(如前10名)流行度每天变化都很稳定。这些结果都说明WSP在MSC部署cache，通过缓存热门视频，可以有效将视频带来的流量限制在WSP内部，以此降低WSP与骨干网的数据通信流量，为WSP节省成本的同时提高用户体验。其次，本文以各WSP内部的各个MSC各自缓存本地最流行的视频作为基本cache策略。然后提出了基于WSP协同的视频副本缓存策略，于是本文的研究的重点就是如何决定各WSP内部MSC缓存哪些视频，能够使WSP与骨干网的流量最小，即WSP成本最小。通过对该问题建模，将其抽象为了整数(0

7、．1)规划的数学模型，并假设了两种场景：场景一：WSP间不合作仅内部各MSC合作；场景二：WSP间以及WSP内部各MSC也合作的。并通过分支定界法求得了最优解。发现场景一下的cache策略与基本cache策略相比，能够为WSP节省77．17％的成本。而针对场景二，在实验了多组WSP网间结算成本后，证明了场景二下的cache策略要比场景一的cache策略更能为WSP节省总成本。最后，由于所提的整数(0-1)规划模型是NP—hard的，对于求解36个MSC的数据集的最优解需要3小时13分钟，无法在实际中投入使用，于是本文提出了时间开销更小的启发式算法。并通

8、过提出了两种方案来对启发式算法改进，使得该算法在时间开销上远小于最优解，同时，与基本cache