一种无线多播网络中缓存和接入点快速联合分配方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115334545A(43)申请公布日2022.11.11(21)申请号202210927852.X(22)申请日2022.08.03(71)申请人中国人民解放军陆军工程大学地址210007江苏省南京市秦淮区后标营路88号(72)发明人吴杜成徐以涛刘皖宁(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)权利要求书4页说明书9页附图4页(54)发明名称一种无线多播网络中缓存和接入点快速联合分配方法(57)摘要一种无线多播网络中缓存和接入点快速联合分配方法，根据小蜂窝基站对用户的不同覆盖情况，将小蜂窝网络划分为不重叠的用户区域，同一个区域内的用户都被相同的一个或多个基站覆盖。将同一个区域内的用户，根据不同的需求内容，虚拟聚合为多个“用户‑内容”虚拟决策体，每一虚拟决策体对应一个需求内容文件；再通过虚拟体与小蜂窝基站接入点进行匹配交互，稳定后可以得到“用户‑文件‑接入点”的匹配对，以实现文件缓存和接入点选择的联合优化分配。本发明充分考虑小蜂窝基站和移动用户之间复杂的相互影响关系，实现大规模无线蜂窝网络中缓存和接入点等多维资源的快速联合分配，提升全网移动用户需求内容文件的成功下载水平。CN115334545ACN115334545A权利要求书1/4页1.一种无线多播网络中缓存和接入点快速联合分配方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将移动用户根据基站覆盖和文件需求情况聚合虚拟为“用户‑内容”虚拟决策体；所有移动用户根据基站覆盖情况，聚合为I个用户集合每一个集合中所有用户的可用接入点都相同；可用接入点集合表示为将每一个用户集合根据所需文件种类虚拟分解为F个虚拟体，即Oi,f等价于步骤2：初始化各个小蜂窝基站和虚拟体的资源分配策略变量，以及相关迭代更新参数，具体包括如下步骤：初始化未被受理的虚拟体集合为每一个基站n的剩余可用缓存空间为其选择缓存的文件集合表示为设置内容文件更新因子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；步骤3：在第t次迭代，所有未被受理的虚拟体与其相关的小蜂窝基站进行单次多对一匹配；步骤4：所有未被受理的虚拟体尝试直接接入已受理所需文件的邻近基站，并更新相关变量参数；步骤5：若t＜K，就返回步骤3中执行；若t≥K，就输出当前基站选择缓存的需求文件集合和受理的虚拟体集合同时计算输出基站对文件的选择向量{θn,f}和移动用户的接入点选择向量{ωm,n,f}，根据该策略进行联合资源分配。2.根据权利要求1所述的无线多播网络中缓存和接入点快速联合分配方法，其特征在于上述步骤1中包括区域用户虚拟体形成，将小蜂窝网络划分为不重叠的用户区域，同一个区域内的用户都被相同的一个或多个基站覆盖，将用户根据相同的需求文件和相同的可用接入点情况进行虚拟聚合，形成用户‑内容聚合虚拟决策体，作为匹配博弈的一方，而小蜂窝基站是的匹配博弈的另一方，具体包括：定义小蜂窝网络中需求内容文件的集合为任意内容文件大小相同，需存储空间相同；所有小蜂窝基站组成的集合为对于任意小蜂窝基站其发射功率固定，即传输覆盖范围固定，最多能本地存储Cn个内容文件，Cn＜F；所有移动用户组成的集合为对于任意移动用户每一时隙只需求下载一个内容文件，内容文件需求概率服从Zipf分布，其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，对于每一个小蜂窝基站n，有效覆盖范围内的用户集合表示为αn，根据小蜂窝基站对用户的覆盖情况，小蜂窝网络锁覆盖区域划分为I个不重叠区域，每一个区域中用户的可选接入点集合不相同；对于每一个小蜂窝基站n，有效覆盖范围内包含的区域集合为I个区域中用户的可选接入点集合表示为2CN115334545A权利要求书2/4页同时，所有移动用户根据位置分布聚合为I个用户集合，表示为则中的每一个用户都能够选择中任一基站作为接入点；根据用户集合所需要的不同文件内容，每一个用户集合可虚拟化分解为F个虚拟体，即{Oi,1,Oi,2,..，,Oi,F}，Oi,f等价于虚拟体Oi,f中所有用户需求内容文件f的概率之和表示为3.根据权利要求2所述的无线多播网络中缓存和接入点快速联合分配方法，其特征在于上述步骤1中还包括虚拟体与接入点匹配优化，虚拟体根据需求的文件分为F类，由于文件多播传输特性，当基站缓存文件f后，同时向覆盖范围内所有的第f类虚拟体进行多播信息传输；考虑到同类虚拟体之间可共享缓存的特性和异类虚拟体之间需要竞争缓存的特性，每一次匹配迭代可以分为两个子过程，即多对一匹配子过程和可用接入点关联子过程。4.根据权利要求3所述的无线多播网络中缓存和接入