区块链辅助的多边缘服务器协作视频流缓存优化策略

随着互联网视频流量增长和用户对体验质量的要求提高，传统骨干网面临巨大压力。移动边缘缓存技术可以减少延迟、减轻回程链路负载，提升视频用户的体验质量。然而，边缘服务器缓存资源的有限性、视频请求内容的动态性以及用户对缓存数据安全性的关注，对边缘缓存策略研究提出了新的挑战。针对以上问题，提出了一种区块链辅助的多边缘服务器协作视频流缓存优化方案。其中，构建了一个由内容分发网络（Content delivery network，CDN）服务器、边缘服务器、用户设备和区块链组成的4层网络架构，并引入区块链共识机制来保护请求延迟不敏感的计费视频内容，保证用户的数据安全。基于本地命中、邻近命中和CDN命中3层缓存机制，通过定义邻近命中奖励因子，进一步加强边缘服务器之间的协作缓存，提高边缘服务器的缓存命中率。联合考虑边缘服务器的状态、内容流行度的变化以及多边缘服务器间协作缓存的资源分配，建立了最小化访问延迟、流量成本和系统能耗的优化问题，并采用基于多智能体近端策略优化（Multi-agent proximal policy optimization， MAPPO）的协作缓存优化算法进行问题求解。仿真结果表明，与现有缓存策略相比，可以有效提升视频内容的缓存命中率，同时也能节约能耗及时延成本。