[發(fā)明專利]用于優(yōu)化無線緩存網(wǎng)絡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（設計）人: 廖玉成;肖悅;甘瑞蒙
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 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所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于無線通信技術領域，具體的說是用于優(yōu)化無線緩存網(wǎng)絡中小基站位置的方法。本發(fā)明的方法在現(xiàn)有的基于路由優(yōu)化的無線緩存技術的基礎上，進一步對小基站的位置進行優(yōu)化，本發(fā)明用于無線緩存網(wǎng)絡，通過對小基站位置的優(yōu)化，進一步降低網(wǎng)絡中用戶經(jīng)歷的平均延遲，減輕網(wǎng)絡的負載，提高頻譜的利用效率。

技術領域

本發(fā)明屬于無線通信技術領域，具體的說是涉及用于優(yōu)化無線緩存網(wǎng)絡中小基站位置的方法。

背景技術

無線緩存(Wireless Caching)技術是一種減輕網(wǎng)絡負載的技術，其基本原理是將受用戶歡迎的數(shù)據(jù)緩存到網(wǎng)絡邊緣的小基站中，當用戶需要下載這些數(shù)據(jù)的時候，可以直接從小基站的本地內(nèi)存中獲取，而不需要通過容量有限的無線鏈接從核心網(wǎng)絡獲取這些數(shù)據(jù)。該技術利用了一個統(tǒng)計事實，即大部分的用戶請求都集中在一小部分的數(shù)據(jù)上，換句話說，數(shù)據(jù)的受歡迎程度服從zipf分布。與沒有利用無線緩存的通信網(wǎng)絡相比，無線緩存網(wǎng)絡能夠有效地降低用戶經(jīng)歷的延遲，同時減輕網(wǎng)絡的負載，提高頻譜的利用效率。

近來，一種新的無線緩存方式——基于優(yōu)化用戶的路由策略的無線緩存技術被提出。對于該技術而言，除了需要優(yōu)化用戶的路由策略以外，其他的步驟和傳統(tǒng)的無線緩存技術并沒有任何差異。其中，最核心的用戶的路由策略是指，在每一個小基站的有限的信道容量的前提下，用戶請求的文件緩存在多個相鄰的小基站中，用戶選擇恰當?shù)男』救ハ螺d文件的策略。由于每一個小基站的信道容量是有限的，因此合理地利用這些頻譜資源對整個無線緩存網(wǎng)絡的性能會有極大的影響。

現(xiàn)有的基于路由優(yōu)化的無線緩存技術與傳統(tǒng)的無線緩存技術相比，有著諸多優(yōu)點，例如用戶經(jīng)歷的延遲更小，更加適合實際的應用場景等等。缺點是需要優(yōu)化路由決策的用戶全都位于多個小基站的覆蓋范圍下，而這些用戶的多少與小基站的位置息息相關，但是該技術并沒有考慮小基站的位置的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有的基于路由優(yōu)化的無線緩存技術沒有考慮小基站的位置的影響的問題，提出一種對小基站位置優(yōu)化的算法。從而使得既保留了基于路由優(yōu)化的無線緩存技術本身的優(yōu)勢，又可以通過對小基站的位置優(yōu)化進一步提高整個無線緩存網(wǎng)絡的性能。

本發(fā)明的技術方案是：

用于優(yōu)化無線緩存網(wǎng)絡中小基站位置的方法，其特征在于，包括：

a.文件的受歡迎程度的模型：無線緩存網(wǎng)絡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)。

b.緩存文件模型：用0-1變量x_i,m來表示第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，會有

其中S為小基站的內(nèi)存大小，N為總的小基站的數(shù)目，M為小基站可以布置的待選位置的數(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；

c.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，會有

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

d.位置優(yōu)化模型：將連續(xù)的位置離散化，用0-1變量y_m表示是否在第m個位置上布置小基站，會有