一种动态按需的缓存多播蜂窝网络信道接入方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115412937A(43)申请公布日2022.11.29(21)申请号202210968678.3(22)申请日2022.08.12(71)申请人中国人民解放军陆军工程大学地址210000江苏省南京市秦淮区后标营路88号(72)发明人吴杜成李国鑫徐以涛钟天尧刘皖宁(74)专利代理机构北京力量专利代理事务所(特殊普通合伙)11504专利代理师刘一霖(51)Int.Cl.H04W24/02(2009.01)H04W72/04(2009.01)H04W72/08(2009.01)H04W4/06(2009.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称一种动态按需的缓存多播蜂窝网络信道接入方法(57)摘要一种动态按需的缓存多播蜂窝网络信道接入方法，涉及无线通信网络资源分配领域。小蜂窝基站首先根据用户的不同文件需求概率，计算所存储文件的广播需求到达概率，并对其进行降序排序。基站根据当前实际的广播内容需求数量，依次按需使用有序信道集合策略中的信道。小蜂窝基站基于所提动态信道分配机制和邻近基站有序信道集合策略，结合博弈效用值和并行较优响应更新策略调整当前状态，最终迭代优化收敛到稳定解。本发明提出了一种动态次序信道分配机制，结合采用基于最小化干扰的势能博弈模型，实现缓存多播蜂窝网络中信道分配优化，以降低网络中的同频干扰，提升信道资源利用率和全网移动用户的需求文件成功下载水平。CN115412937ACN115412937A权利要求书1/3页1.一种动态按需的缓存多播蜂窝网络信道接入方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：各个基站n分别计算本地缓存内容文件的到达概率，并进行降序排列，得到缓存文件集合集合Fn＝{Fn[1],Fn[2],…,Fn[Cn]}，其中Cn为本地缓存内容文件的个数；步骤2：初始化各个基站的有序信道集合选择策略，以及相关迭代更新参数，具体包括如下步骤：步骤2‑1：各个基站n根据本地存储内容文件的个数，随机选择信道集合L的一个Cn元子集，并将子集中的信道随机排序，初始化形成基站n的有序信道集合策略Ln(0)，并计算各个基站n的有序信道分配效用vn(Ln(0),L‑n(0))；步骤2‑2：设置迭代次数的最大值K，K为正整数；设定迭代次数的变量为t，t的初始值为1；设置迭代更新偏好概率ξ，0<ξ<1，ξ越大则基站探索新策略的概率越大；步骤3：各个基站n依概率ξ随机选择一个新策略，计算该策略效用，并根据较优响应准则更新其有序信道集合策略；具体包括如下步骤：步骤3‑1：在第t次迭代，各个基站n产生一个[0,1]之间的随机值rand；在分配部署过程中，网络中的各个基站和用户利用边缘云进行数据的传输、效用的计算和决策动作的分布式协同；步骤3‑2：若rand≤ξ，则基站n尝试更新其有序信道分配策略，执行步骤3‑3；若rand>ξ，则基站n执行步骤3‑4；步骤3‑3：基站n随机选择一个与前一次迭代策略不同的策略L'n，L'n≠Ln(t‑1)，计算基站n在前策略的效用vn(L'n,L‑n(t‑1))；比较基站n在两个不同策略下对应效用值的大小：若vn(L'n,L‑n(t‑1))>vn(Ln(t‑1),L‑n(t‑1))，则选择策略L'n作为基站n下一迭代时隙的有序信道分配策略，即Ln(t)＝L'n；若vn(L'n,L‑n(t‑1))≤vn(Ln(t‑1),L‑n(t‑1))，则基站n保持当前策略不变，即Ln(t)＝Ln(t‑1)；执行步骤4；步骤3‑4：基站n将保持策略不变Ln(t)＝Ln(t‑1)，执行步骤4；步骤4：迭代次数变量的值加1，即t＝t+1；若t<K，就返回步骤3中执行；若t≥K，就根据当前基站的策略Ln(t)进行有序信道资源分配。2.根据权利要求1所述的动态按需的缓存多播蜂窝网络信道接入方法，其特征在于上述步骤1的具体过程为：定义小蜂窝网络中基站的集合为N＝{1,2,…,N}，预留的无线多播信道集合为L＝{1,2,…,L}，所有移动用户组成的集合为M＝{1,2,…,M}，所有需求内容文件的集合为F＝{1,2,…,F}，任意内容文件f∈F大小相同，需存储空间相同；对于任意基站n∈N，已缓存Cn个内容文件，Cn<F，且服务的用户集合为Mn；对于任意移动用户m∈M的内容文件需求概率服从Zipf分布，对内容文件的需求概率集合表示为Pm＝{pm,1,pm,2,…,pm,F}，0≤pm,f<1，每一个基站n∈N计算Mn中所有用户对本地缓存内容文件f的联合需求到达概率αn,f，即所有服务的用户Mn中至少有一个用户需要下载内容文件f的概率，在基站n∈N中依文件需求概率降序排序的缓存文件集合表示为Fn＝{Fn[1],Fn[2],…,Fn[Cn]}，Fn[k]为缓存文件集合中