[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

本發明涉及支持D2D?蜂窩異構網絡聯合用戶關聯及內容緩存方法，屬于無線通信技術領域。該方法步驟為：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關聯模式傳輸時延；S8建模用戶宏蜂窩基站關聯模式傳輸時延；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。本發明可以有效保證每個用戶最小數據速率要求前提下用戶關聯網絡策略最優，內容放置最優，實現用戶內容總傳輸時延最小化。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及支持D2D-蜂窩異構網絡聯合用戶關聯及內容緩存方法。

背景技術

近年來，隨著移動互聯網及智能終端等技術的快速發展，無線業務已呈爆炸式增長，傳統蜂窩網絡技術已難以有效應對快速增長的移動業務需求，因此，迫切需要研究新的技術以滿足用戶服務質量要求，提升網絡性能。終端直通技術(Device-to-Device)通過實現用戶終端之間的直接通信，而無需基站進行轉發，能夠很好地支持未來網絡中大數據量的本地業務。在蜂窩網絡中引入D2D通信技術可有效降低終端功耗及網絡負載，實現譜效及能效的提升。蜂窩D2D網絡中，用戶終端可選擇蜂窩基站實現關聯或接入D2D對端實現內容傳輸，如何綜合網絡用戶終端需求及網絡特性，優化設計蜂窩D2D網絡用戶關聯模式是亟待解決的問題。

隨著用戶應用的快速發展，部分應用如高清視頻流、在線游戲等對網絡承載能力，特別是網絡容量及端到端傳輸時延提出挑戰。通過采用緩存技術，即將部分用戶需求內容放置在接入網節點處，如宏蜂窩基站(MacroBase Station，MBS)、小蜂窩基站(SmallBaseStation)或用戶終端設備中，用戶可通過接入鄰近基站或終端用戶獲取內容，從而可有效降低內容傳輸時延，提升業務體驗，同時，也可有效緩解蜂窩網絡回程鏈路負載，提升網絡性能。

已有文章針對蜂窩D2D網絡用戶關聯問題開展研究，如提出了一種基于網絡吞吐量優化或移動網絡運營商總收益最大化的用戶關聯模式；針對蜂窩D2D網絡緩存部署問題，已有文章提出基于緩存命中率最大化或基于緩存開銷優化的方案，但現有研究較少考慮端到端傳輸時延優化問題，導致用戶傳輸性能受限；此外，較少研究聯合考慮用戶關聯及內容緩存策略，導致所提算法難以實現網絡性能優化。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供支持D2D-蜂窩異構網絡聯合用戶關聯及內容緩存方法，在該方法中，假設網絡由一個MBS和多個SBS組成，網絡中的用戶分為蜂窩用戶和D2D用戶，此外，D2D模式中的用戶進一步分為請求用戶和服務用戶，其中，SBS和服務用戶具備一定緩存能力。假設該網路中請求用戶可以選擇三種網絡接入模式，分別為D2D模式、MBS關聯模式及MBS關聯模式，建模用戶總傳輸時延為優化目標，確定用戶關聯模式及內容緩存優化策略。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

支持D2D-蜂窩異構網絡聯合用戶關聯及內容緩存方法，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(Small Base Station,SBS)關聯模式傳輸時延；

S8：建模用戶宏蜂窩基站(Macro Base Station,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；