基于平均场型博弈的边缘智能网络缓存策略
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宁夏自然科学基金(2025AAC030198)


Edge Intelligence Network Caching Strategies Based on Mean-field-type Game
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    摘要:

    针对边缘智能网络(edge intelligence network, EIN)中基站缓存策略对网络性能的影响, 提出一种基于平均场型博弈(mean-field-type game, MFTG)的边缘缓存优化方法. 建立了非合作与合作MFTG模型, 利用耦合哈密顿-雅可比-贝尔曼(Hamilton-Jacobi-Bellman, HJB)方程和福克-普朗克-科尔莫哥洛夫(Fokker-Planck-Kolmogorov, FPK)方程, 分别推导了基站独立优化与全局协同的最优缓存策略. 通过模拟高峰流量及请求波动环境, 对比了该方法与MPC、LRU及LFU算法的性能. 实验结果表明, 相较于非合作模型在高峰期的不稳定性, 合作MFTG算法收敛速度更快, 显著减少了冗余缓存与回程链路负载; 在大规模系统及高峰时段, 其总成本明显低于传统算法, 有效提升了资源分配效率.

    Abstract:

    To address the impact of base station caching strategies on network performance within edge intelligence network (EIN), this study proposes an edge caching optimization method based on mean-field-type games (MFTG). Both non-cooperative and cooperative MFTG models are developed. By utilizing the coupled Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) equations and Fokker-Planck-Kolmogorov (FPK) equations, the optimal caching strategies for independent base station optimization and global coordination are derived, respectively. The proposed method is compared with MPC, LRU, and LFU algorithms through simulations under peak traffic and fluctuating request conditions. The experimental results show that, unlike the instability of the non-cooperative model during peak periods, the cooperative MFTG algorithm converges faster and significantly reduces redundant caching and backhaul link load. In large-scale systems and during peak periods, its total cost is notably lower than that of traditional algorithms, effectively improving resource allocation efficiency.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

考兴楷,苗莉,李帅,武浩然.基于平均场型博弈的边缘智能网络缓存策略.计算机系统应用,,():1-14

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  • 收稿日期:2026-03-06
  • 最后修改日期:2026-03-26
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  • 在线发布日期: 2026-08-11
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