[發(fā)明專利]用于優(yōu)化無線緩存網(wǎng)絡(luò)中小基站位置的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810365986.0
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108668288B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖玉成;肖悅;甘瑞蒙
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W16/22;H04W24/02;H04W28/14;H04W88/08
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.用于優(yōu)化無線緩存網(wǎng)絡(luò)中小基站位置的方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、初始化定義，具體包括：

a1、定義無線緩存網(wǎng)絡(luò)中的所有文件的受歡迎程度服從zipf分布，即第i個文件的受歡迎程度為：

其中，F(xiàn)為總的文件的數(shù)目，γ為控制分布陡峭程度的參數(shù)；

a2、定義緩存文件模型：

用0-1變量x_i,m表示第i個文件是否緩存在第m個小基站中，對于任意一個小基站m而言，有其中S為小基站m的內(nèi)存大小，N為總的小基站的數(shù)目，M為總的小基站待選位置數(shù)目，并且m＝1表示宏基站，則

即宏基站中保存有所有的文件；

a3、定義路由模型：

用0-1變量q_k,m表示第k個用戶是否連接第m個小基站，對于任意一個小基站m而言，有其中A_m是第m個小基站的信道容量大小，即第m個小基站最多只能同時服務(wù)A_m個用戶，K為總的用戶的數(shù)目；此外，每一個用戶只能連接一個基站，即

a4、定義小基站位置模型：

用0-1變量y_m表示是否在第m個位置上布置小基站，有即需要布置的總的小基站數(shù)目為N，令y₁＝1；

b、建立優(yōu)化目標函數(shù)，具體包括：

b1、定義用戶下載文件的流程為：用戶根據(jù)路由決策向小基站請求自己想要下載的文件，小基站收到用戶的請求后，先在自己的本地內(nèi)存中搜索是否緩存有該文件，如果緩存有該文件的話，則直接傳輸給用戶，否則將由宏基站來服務(wù)用戶；

b2、建立用戶從小基站下載文件的延遲模型：

設(shè)任意兩個小基站之間不存在干擾，則用戶k和小基站m之間的信噪比為：

其中h_k,m為用戶k和小基站m之間的信道增益，P_m為小基站m的發(fā)送功率，d_k,m為用戶k和小基站m之間的距離，α為路徑損耗指數(shù)，σ為信噪比，則相應(yīng)的信道容量為：

C_k,m＝w_k,mlog(1+γ_k,m),m＝2,3,...,M+1

w_k,m為分配的帶寬；

設(shè)定宏基站和任意一個用戶k的信道容量為固定值C₀，并且成立，即用戶會首先考慮從小基站中下載文件，則用戶k下載文件的延遲為：

其中L為每個文件的大小；

b3、建立用戶經(jīng)歷的平均延遲模型：

當(dāng)用戶k和小基站m相連時，其中m≥2，即q_k,m＝1，此時用戶k下載文件i經(jīng)歷的延遲為：

如果x_i,my_m＝1，即該位置布置了小基站，y_m＝1，且用戶想要下載的文件i緩存在該小基站中，即x_i,m＝1，此時延遲為小基站傳輸文件給用戶所產(chǎn)生的延遲D_k,m,m≥2；否則，將由宏基站來服務(wù)該用戶，產(chǎn)生的延遲為D_k,1；

當(dāng)用戶k和宏基站相連時，即q_k,1＝1，此時用戶k下載文件i的延遲為

得到用戶經(jīng)歷的平均延遲為：

b4、建立小基站的服務(wù)成本模型：

設(shè)定每一個小基站的服務(wù)成本和它所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量成二次方的關(guān)系，即小基站服務(wù)的用戶越多，則小基站消耗的能量、占用的頻譜就越多，小基站的服務(wù)成本為：

其中，g_k,m為衡量資源消耗大小的參數(shù)，g_k,m越大，則消耗的資源相對越少，每個小基站的平均服務(wù)成本表示為：

b5、將目標函數(shù)設(shè)定為用戶經(jīng)歷的平均延遲和小基站的平均成本的加權(quán)和，即：

其中，θ∈[0，1]是一個平衡參數(shù)，θ越大，則平均服務(wù)成本的比重越大，反之，則越小；

以步驟a中的定義作為約束條件，建立優(yōu)化問題模型如下：

s.t x,y,q∈{0,1}

c、對步驟b中獲得的優(yōu)化問題模型進行求解，即可獲得緩存策略x，路由策略q，以及小基站位置y。