一种内容分发控制方法和一种中心控制器的制造方法_3

文档序号:9648893阅读:来源:国知局
缓存请求视频,需要从其他资源获取。
[0062] 当j= 1时,控制器从唯一缓存该视频的FiWi节点调度视频流向用户。
[006引当j> 2时,计算4到的传输成本比W。和可用链路带宽利用率比W。,在比重集 合W=抑':/=片0句中选择W原大的FiWi节点f向连接用户的FiWi节点传 % . 人, 输视频。
[0064] W下对仿真与性能结果的具体而详细的分析,可W证明本发明实施例中所述算法 的有益效果。
[0065] 应用Matl油软件对FiWi接入网的分布式缓存命中率、光纤链路平均占用带宽和 视频平均初始化缓冲时延进行仿真。假设所有视频的个数是10000,用户发出的视频请求次 数为1000次。用户的视频请求是一个泊松过程,应用M/M/ -的排队模型来模拟用户的到 达和离开。视频的大小分布符合指数分布,其中选取的视频平均大小为lOOM,最小为20M, 最大的高清视频大小可W达到8000M。选取光纤链路的带宽为IGbps,时延为2ms,无线链路 的时延为10ms,FiWi节点的缓存容量范围为IOG~200G。
[0066] 最受欢迎视频MPV(MostPopularVedio)算法、最近最少使用LRU^east RecentlyUsed)算法是缓存内容的更新方法。MPV算法根据视频受欢迎程度,只缓存最受欢 迎的视频,该算法只在视频受欢迎分布改变的时候更新缓存内容。LRU算法将用户最新请求 的视频更新在缓存中,即如果缓存中没有用户请求的视频,就从CDN中获取并缓存。D-MPV、 D-LRU是D-化Che算法与相应的MPV、LRU算法的结合,因此D-化Che算法也可W看作为分 布式缓存的一种策略。
[0067] 分布式应用场景一采用了两种仿真方案:一种是节点数目固定,缓存容量增加; 另一种是缓存容量固定,节点数目增加。
[0068] 第一种仿真方案是FiWi节点容量逐渐增加,分布式可取的节点数设为3个。用户 随机选择一个FiWi节点发送视频请求,为了简化仿真过程,规定如果当前接入的FiWi节点 内没有缓存用户所请求的视频,基于SDN(SofewareDefined化twork)的分布式缓存只能 从相邻的其他两个FiWi节点获取。W下将结合图5、图6、图7对第一种方案的仿真结果对 比图进行具体分析:
[0069] 图5为本发明实施例提供的FiWi节点在不同缓存大小情况下应用不同缓存方案 的缓存命中率对比图。从图中可W看出分布式缓存在所有缓存大小下均明显优于其对应的 单节点缓存策略。例如,在缓存容量是200G时,分布式D-MPV缓存的缓存命中率是0. 45,而 单节点MPV的缓存命中率是0. 35 ;分布式D-LRU缓存的缓存命中率是0. 58,而单节点MPV 的缓存命中率是0. 61。
[0070]图6为本发明实施例提供的FiWi节点在不同缓存大小情况下应用不同缓存方案 下所需的平均光纤链路带宽对比图。规定光纤链路带宽是1000M,在FiWi接入网中没有缓 存的情况下所有请求的视频都要通过光纤链路获取,所需平均带宽达到950M。在缓存容量 是200G时,D-LRU需要281M,LRU需要405M,D-MPV需要405M光纤链路带宽,而MPV需要 624M。从运些结果可W看出,分布式缓存更进一步地降低了光纤链路的流量负载。
[0071] 图7为本发明实施例提供的FiWi节点在不同缓存大小情况下应用不同缓存策略 下的视频初始化平均缓冲时延对比图。规定无线链路时延为10ms,光纤链路时延为2ms, SDN调度时延可W忽略不计。在没有缓存的情况下,所有视频都要从核屯、网获取,视频初始 化时延为37s。应用不同的缓存策略,在缓存容量是200G时,D-LRU、LRU和D-MPV、MPV的 视频初始化缓冲时延分别是2. 39s、4. 78s和7. 9s、11. 83s。从结果可W得出分布式缓存方 案有效地降低了视频缓冲时延,提高了用户的QoE。
[0072] 第二种仿真方案是规定所有FiWi节点的缓存容量是20G,而FiWi节点的个数逐渐 增加,变化范围是从2个增加到10个。用于分析分布式FiWi节点个数对缓存性能的影响。
[0073] 图8为本发明实施例提供的FiWi节点随着个数增加的情况下采用不同缓存替换 算法的分布式缓存策略的缓存命中率对比图。从图中可W看出两种算法的缓存命中率均随 着节点个数增加而增加,当节点个数增加到一定数目后,缓存命中率的增长速率变缓。当 FiWi节点的个数是10的时候,D-MPV和D-LRU的缓存命中率分别是0. 60和0. 71。
[0074] 分布式应用场景二是首先基于用户对视频的喜好程度分布UPP将视频内容合理 地分配到每个FiWi节点上,然后再采用基于SDN的分布式缓存方案,W达到优化所有用户 平均等待时延的目的。基于用户喜好的UPP缓存策略是先根据用户喜好缓存最有可能请求 的视频,再根据用户对视频喜好的变化更新缓存的视频集。W下将结合图9、图10、图11对 第二种方案的仿真结果对比图进行具体分析:
[00巧]图9为本发明实施例提供的一种结合用户喜好优化的分布应用场景下FiWi节点 在不同缓存大小情况下应用不同缓存方案的缓存命中率对比图。从图中可W看出分布式缓 存在所有缓存大小下均明显优于其他=种缓存策略。例如,在缓存容量是200G时,分布式 缓存的缓存命中率是0. 71,而UPP、D-LRU和D-MPV的缓存命中率分别是0. 61、0. 46和0. 23。
[0076] 图10为本发明实施例提供的一种结合用户喜好优化的分布应用场景下FiWi节点 在不同缓存大小情况下应用不同缓存方案下所需的平均光纤链路带宽对比图。规定光纤链 路带宽是1000M,在FiWi接入网中没有缓存的情况下所有请求的视频都要通过光纤链路获 取,所需平均带宽达到950M。在缓存容量是200G时,D-Cache需要233M光纤链路带宽,UPP 需要281M,D-LRU需要405M,而D-MPV需要624M。从运些结果可W看出,分布式缓存更进一 步地降低了光纤链路的流量负载。
[0077] 图11为本发明实施例提供的一种结合用户喜好优化的分布应用场景下FiWi节 点在不同缓存大小情况下应用不同缓存策略下的视频平均初始化缓冲时延对比图。选取 无线链路时延为10ms,光纤链路时延为2ms。在没有缓存的情况下,所有视频都要从核屯、 网获取,视频初始化平均时延可W高达37s。应用不同的缓存策略,在缓存容量是200G 时,D-Cache、UPP、D-LRU和D-MPV的视频初始化缓冲时延分别是0. 88s、2. 39s、4. 78s和 11. 83s。从结果可W得出分布式缓存方案有效地降低了视频缓冲时延。
[0078] 图12为本发明实施例提供的一种中屯、控制器结构示意图。
[0079] 如图1所示,该中屯、控制器1200位于光与无线FiWi融合网络中,且该FiWi融合 网络中的各FiWi节点上缓存有内容;其中,各FiWi节点上缓存的内容不完全相同,各FiWi 节点之间可通过光纤链路传送内容;
[0080] 如图12所示,该中屯、控制器1200包括:存储单元1210和控制处理单元1220 :
[0081] 所述存储单元1210,用于保存FiWi节点缓存清单;其中FiWi节点缓存清单中记 录了每个FiWi节点设备上缓存的内容;
[0082] 所述控制处理单元1220,用于接收一个当前FiWi节点转发的用户发送的内容请 求后,根据FiWi节点缓存清单查找到缓存有所述用户请求的内容的其他两个W上FiWi节 点,根据最小传输时延和成本原则从中所述两个W上FiWi节点中选择一个FiWi节点,将所 述用户发送的内容请求重定向到选择的FiWi节点,并向选择的FiWi节点和该当前FiWi节 点分别发送相应的流表,W使得所述选择的FiWi节点将缓存的所述用户请求的内容通过 光纤链路发送给该当前FiWi节点,再由该当前FiWi节点发送给终端设备;
[0083] 其中,所述当前FiWi节点是收到了用户发送的内容请求,且所述当前FiWi节点中 没有缓存用户请求的该内容。
[0084] 在本发明的一个实施例中,参见图4所示方法中的步骤S430中所述方法:
[0085] 所述控制处理单元1220,用于对于所述两个W上FiWi节点中的每个FiWi节点,计 算该FiWi节点到当前FiWi节点的传输成本比,W及计算该FiWi节点到当前FiWi节点的 可用链路带宽利用率比,将可用链路带宽利用率比和传输成本比的比值作为该FiWi节点 的权重值;从所述两个W上FiWi节点中选择权重值最大的FiWi节点。
[0086] 所述控制处理单元,用于根据如下公式计算该FiWi节点到当前FiWi节点的传输 成本比W。
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