[發明專利]支持D2D-蜂窩異構網絡聯合用戶關聯及內容緩存方法

有效

• 申請號: 201711437336.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108156596B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 柴蓉;李瑩瑩;陳泓;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W24/02;H04L29/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.支持D2D-蜂窩異構網絡聯合用戶關聯及內容緩存方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：建模用戶內容需求標識；

S2：建模用戶關聯變量；

S3：建模用戶內容緩存變量；

S4：建模用戶數據傳輸速率；

S5：建模用戶總傳輸時延；

S6：建模用戶D2D模式傳輸時延；

S7：建模用戶小蜂窩基站SBS關聯模式傳輸時延；

S8：建模用戶宏蜂窩基站MBS關聯模式傳輸時延；

S9：建模聯合用戶關聯及內容緩存限制條件；

S10：基于用戶總傳輸時延最小化確定用戶關聯模式及內容緩存優化策略；

所述步驟S7具體為：根據公式計算請求用戶r_i通過SBS關聯模式獲取內容對應的傳輸時延，其中，分別表示請求文件f_c的用戶r_i關聯到SBS_j獲取內容對應的傳輸時延，排隊時延，及MBS的回程鏈路傳輸時延，建模為建模其中，γ_j，β_j分別表示SBS_j平均服務率和平均業務到達率，N為SBS數目，L為內容數目，a_i,c為請求用戶r_i對內容f_c的需求標識，S_c為內容f_c的大小，為請求用戶r_i與SBS_j之間的鏈路傳輸速率，為SBS_j與MBS之間的鏈路傳輸速率；

所述步驟S1具體為：令U_r＝{r₁,...,r_M}表示請求內容的用戶集合，其中，r_i表示第i個請求用戶，1≤i≤M，M為請求用戶數目，令F＝{f₁,...,f_L}表示內容集合，其中，f_c表示第c個內容，1≤c≤L，L為內容數目；令a_i,c∈{0,1}表示請求用戶r_i對內容f_c的需求標識，若a_i,c＝1，表示請求用戶r_i需獲取內容f_c，反之，a_i,c＝0；設每個用戶在給定時段只有一個內容需求，即

所述步驟S2具體為：用戶關聯模式包括：用戶通過D2D獲取內容模式、通過SBS關聯獲取內容模式和通過MBS關聯獲取內容模式；

(1)通過D2D獲取內容模式具體為：假設網絡中存在部分用戶，即服務用戶，具有一定緩存能力，且已緩存某些內容，令U_s＝{s₁,...,s_K}表示服務用戶集合，其中，s_j表示第j個服務用戶，1≤j≤K，K為服務用戶數目；令表示請求內容f_c的用戶r_i與服務用戶s_j建立D2D鏈路的關聯變量，若表示請求內容f_c的用戶r_i與服務用戶s_j進行關聯，反之，

(2)通過SBS關聯獲取內容模式具體為：令SBS_j表示第j個SBS，1≤j≤N，N為SBS數目；令表示請求內容f_c的用戶r_i與SBS_j的關聯變量，若表示請求內容f_c的用戶r_i與SBS_j進行關聯，反之，

(3)通過MBS關聯獲取內容模式具體為：令x_i,c∈{0,1}表示請求內容f_c的用戶r_i與MBS的關聯變量，若x_i,c＝1，表示請求內容f_c的用戶r_i與MBS進行關聯，反之，x_i,c＝0；

所述步驟S3具體為：令為服務用戶s_j對內容f_c緩存標識，若表示服務用戶s_j已緩存內容f_c，否則，令為SBS_j對內容f_c的緩存變量，若表示將內容f_c緩存至SBS_j緩存器，否則，

在步驟S5中，所述建模用戶總傳輸時延D為所有用戶內容傳輸時延之和，即其中，表示請求用戶r_i通過D2D模式獲取內容對應的傳輸時延，表示請求用戶r_i通過SBS獲取內容對應的傳輸時延，表示請求用戶r_i通過MBS獲取內容對應的傳輸時延；

所述步驟S6具體為：根據公式計算請求用戶r_i通過D2D模式獲取內容對應的傳輸時延，其中，表示請求內容f_c的用戶r_i關聯到服務用戶s_j獲取內容對應的傳輸時延，建模為K為服務用戶數目，L為內容數目，a_i,c為請求用戶r_i對內容f_c的需求標識，為請求內容f_c的用戶r_i與服務用戶s_j建立D2D鏈路的關聯變量，為服務用戶s_j對內容f_c緩存標識，S_c為內容f_c的大小，為請求用戶r_i與服務用戶s_j之間的鏈路傳輸速率；

所述步驟S8具體為：根據公式計算請求用戶r_i通過MBS關聯模式獲取內容對應的傳輸時延，其中，分別表示請求內容f_c的用戶r_i關聯到MBS獲取內容對應的傳輸時延，排隊時延；建模為建模為其中，γ，β分別表示MBS平均服務率和平均業務到達率，L為內容數目，a_i,c為請求用戶r_i對內容f_c的需求標識，x_i,c為請求內容f_c的用戶r_i與MBS的關聯變量，為請求文件f_c的用戶r_i關聯到SBS_j獲取內容對應的MBS的回程鏈路傳輸時延，S_c為內容f_c的大小，為請求用戶r_i與MBS之間的鏈路傳輸速率；

所述步驟S9具體為：用戶內容關聯限制條件建模為(1-a_i,c)x_i,c＝0，內容緩存限制條件建模為其中，S_c為內容f_c的大小，表示SBS_j緩存器容量；用戶傳輸速率限制條件建模為其中，表示請求用戶r_i最低服務數據速率，為請求內容f_c的用戶r_i與服務用戶s_j建立D2D鏈路的關聯變量，為請求內容f_c的用戶r_i與SBS_j的關聯變量，K為服務用戶數目，N為SBS數目，為SBS_j對內容f_c的緩存變量，為服務用戶s_j對內容f_c緩存標識，為請求用戶r_i與服務用戶s_j之間的鏈路傳輸速率，M為請求用戶數目；

所述步驟S10具體為：在滿足用戶業聯合用戶關聯及內容緩存限制條件下，以用戶總時延最小化為目標，優化確定用戶關聯模式及內容緩存策略，記

2.根據權利要求1所述的支持D2D-蜂窩異構網絡聯合用戶關聯及內容緩存方法，其特征在于：所述步驟S4具體為：

(1)建模D2D模式傳輸速率：根據公式計算請求用戶r_i與服務用戶s_j之間的鏈路傳輸速率，其中，W^d表示D2D鏈路可用帶寬，表示服務用戶s_j發送功率，表示請求用戶r_i與服務用戶s_j之間的鏈路信道增益，σ²表示鏈路噪聲功率；

(2)建模SBS關聯模式傳輸速率：根據公式計算請求用戶r_i與SBS_j之間的鏈路傳輸速率，其中，表示SBS_j子信道帶寬，表示SBS_j發送功率，表示請求用戶r_i與SBS_j之間的鏈路信道增益；

(3)建模SBS與MBS之間鏈路傳輸速率：根據公式計算SBS_j與MBS之間的鏈路傳輸速率，其中，W^m表示MBS子信道帶寬，P^m表示MBS發送功率，表示SBS_j與MBS之間的鏈路信道增益；

(4)建模MBS關聯模式傳輸速率：根據公式計算請求用戶r_i與MBS之間的鏈路傳輸速率，其中，表示請求用戶r_i與MBS之間的鏈路信道增益。