随着用户对多媒体内容需求的日益增多,移动数据流量也出现激增现象,这不仅会给网络运营商带来繁重的流量传输压力,在用户请求高峰期时,也会增加用户获取所需视频内容的延迟,从而降低用户观看视频时的体验。边缘缓存的引入可有效缓解上述问题,一方面,采用边缘缓存,可提前将热门内容缓存到边缘节点,降低用户获取所需内容的延迟;另一方面,边缘缓存可有效减少蜂窝网络回程链路的冗余传输,大大缓解网络运营商的流量传输压力。基于此,本文主要研究蜂窝网络中边缘缓存方案的设计,旨在设计一种边缘缓存激励机制,以提升缓存效率。具体来说,本文主要从以下方面展开研究:首先,针对多个网络运营商与多个内容提供商并存的场景,各网络运营商向各内容提供商提供其边缘节点中的缓存空间并设置单位价格,各内容提供商为提升自身订阅用户观看视频时的体验(如,减少用户获取视频的延迟)向网络运营商购买缓存空间,提前将热门视频内容缓存在靠近用户的边缘节点处。网络运营商的目标是最大化出售缓存空间所获得的收益,同样地,内容提供商的目标也是最大化自身利益。将该缓存资源分配问题建模为多领导者多跟随者Stackelberg博弈,其中,网络运营商首先做出行动(设置缓存空间的单位价格),为博弈中的领导者;内容提供商在网络运营商行动之后再做出自身决策(在何网络运营商购买多少缓存空间),为博弈中的跟随者。跟随者之间互相竞争,存在非合作博弈,证明了跟随者之间的非合作博弈存在纳什均衡。利用分布式迭代算法对博弈问题进行求解,仿真结果表明,所提出的缓存激励机制保证了网络运营商和内容提供商均可获得最优效用。其次,考虑到用户在观看视频时,可能会因网络状况、个人偏好等,对视频清晰度有不同的选择,因此,通过引入可伸缩视频编码技术,可以仅缓存视频文件的某些分层而不必缓存整个视频文件。针对单个边缘节点与多个内容提供商并存的场景,其中,边缘节点向内容提供商出售存储空间,通过预测用户对视频清晰度的可能需求,内容提供商从边缘节点处购买缓存空间以提前缓存经分层编码后的视频的某些层文件。将该缓存资源分配问题建模为Stackelberg博弈,边缘节点为博弈中的领导者,内容提供商为跟随者。由于存储空间有限,内容提供商之间需彼此竞争,存在非合作博弈。证明了非合作博弈中纳什均衡的存在且唯一性。利用逆向归纳法与分布式迭代算法对博弈进行求解。仿真结果表明,该分层视频缓存资源分配方案可提升缓存命中率,有效减少用户获取视频所历经的延迟。