[發明專利]一種邊緣緩存網絡中基于用戶連接矩陣的基站休眠方法

有效

• 申請號: 201710681042.X
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107295619B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 李曦;吳天昊;紀紅;張鶴立
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02
• 代理公司: 11121 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 趙文利

本發明公開了一種邊緣緩存網絡中基于用戶連接矩陣的基站休眠方法，屬于無線移動通信領域。首先根據用戶與小型基站之間的連接狀態，建立用戶連接矩陣并結合小基站狀態最終確定了用戶連接狀態矩陣；同時，建立文件集合中所有文件的分塊矩陣；根據基站狀態矩陣和文件的分塊矩陣建立了系統能耗優化模型并找出最優解，以確定網絡中各小基站的工作與休眠狀態以及文件內容的分發策略；最后用戶連入基站并請求獲取文件，如果用戶從小基站的緩存中無法獲得所需文件的全部內容，則小基站會通過宏基站向核心網獲取該部分內容進而分發給該用戶。本發明在保證滿足所有用戶服務要求的前提下進行部分小型基站的休眠工作，有效降低了系統的能耗并保證了命中率。

技術領域

本發明屬于無線移動通信領域，具體地說，是一種邊緣緩存網絡中基于用戶連接矩陣的基站休眠方法。

背景技術

隨著智能手機行業、多媒體服務、以及手機應用的爆炸式增長，出現了大量的移動數據。為了應對這種在未來網絡中的巨大數據量，人們提出了一個很有前景的方案，即在宏基站的覆蓋范圍下布置眾多的小型基站；但是小型基站的增多加劇了回程壓力，采用將文件存儲在小型基站中的邊緣緩存技術能有效地緩解壓力。然而這些小基站的存儲能力有限，無法將用戶可能需要的所有文件存入緩存中。因此現有的技術實現了將每個文件的一部分存入緩存中以適應有限的存儲空間。

在邊緣緩存網絡中，能耗是一個值得研究的熱點，尤其是在這種存在大量小型基站部署的場景下。基站休眠技術能夠顯著降低網絡系統的能耗，但是在緩存容量有限的邊緣緩存網絡中，考慮到內容分發等因素，傳統的基站休眠技術將面臨諸多挑戰。因此，如何較好地利用基站休眠技術降低邊緣緩存網絡下的能耗是需要重點考慮的問題。

文獻[1]J.Kim,W.S.Jeon,and D.G.Jeong.在開放式接入家庭基站網絡中的基站休眠管理技術In IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.65,no.5,pp.3786–3791,2016年5月；提出了一種結合用戶與基站關系的基站休眠算法，此算法考慮了用戶與其所能連接到的基站的狀態，通過為每一個用戶合理的分配基站保證了在存在休眠基站的條件下每一個用戶的服務質量。但是該算法限定了每個用戶僅能連接一個基站，而且應用的網絡場景也不是邊緣緩存網絡。

文獻[2]F.Gabry,V.Bioglio,and I.Land.異構網絡中一種節能的邊緣緩存策略，In IEEE Journal on Selected Areas in Communications,vol.34,no.12,pp.3288-3298,2016年9月；對邊緣緩存網絡中的內容分發策略進行了研究，通過確定最優的內容分發方案實現節約系統能耗。然而該方法沒有考慮引入基站休眠，能耗節約效果有限。

文獻[3]R.Li,Wei Wang,A.Huang,and Z.Zhang.異構網絡中基于基站休眠的內容緩存策略In Wireless Communications&Signal Processing(WCSP),2016 8thInternational Conference on,13-15.2016年10月；綜合考慮了邊緣緩存網絡中內容分發問題以及基站休眠問題，通過確定合理的基站休眠數量以及內容分發策略實現目標命中率最大化；但是該方案沒有考慮系統的能耗，缺少能量方面的優化方案。

在邊緣緩存網絡中，很少有人能夠利用基站休眠這一技術節約系統能耗。尤其是當基站緩存容量有限時，基站休眠可能會影響內容的分發進而影響網絡性能。這使得基站休眠的問題更加復雜，傳統的基站休眠算法已經無法適用。此外，在目前將基站休眠方案引入邊緣緩存網絡的技術中，關于優化網絡能耗的研究并不多，存在很大的研究空間。

發明內容

本發明基于現有技術中，邊緣緩存網絡減輕了回程鏈路的壓力，同時基站休眠技術又很好地節約了系統能耗；為了能夠在存儲空間有限的邊緣緩存網絡中成功使用基站休眠技術降低系統能耗，提出了一種邊緣緩存網絡中基于用戶連接矩陣的基站休眠方法；