异构蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111479312A(43)申请公布日2020.07.31(21)申请号202010134165.3(22)申请日2020.03.02(71)申请人重庆邮电大学地址400065重庆市南岸区南山街道崇文路2号(72)发明人马惠李云黄巍刘期烈(74)专利代理机构重庆辉腾律师事务所50215代理人王海军(51)Int.Cl.H04W52/02(2009.01)权利要求书2页说明书10页附图4页(54)发明名称异构蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法(57)摘要本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法，包括：建立联合优化模型；将第i周期的内容缓存状态设为随机缓存，基站休眠状态设为随机休眠，初始周期i＝1；确定第i个周期的用户关联状态，根据关联规则将用户关联至合适的基站；利用离散量子粒子群算法对联合优化模型进行求解，得到第i+1个周期的内容缓存状态和基站休眠状态；i＝i+1，进入步骤S3；本发明方法能够进一步的降低系统能耗，将用户关联作为受基站休眠影响的变量进行研究，场景更加符合实际情况，保证用户的服务质量；此外，本发明采用离散量子粒子群算法对问题进行求解，求解效率更高。CN111479312ACN111479312A权利要求书1/2页1.一种异构蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、以系统整体能耗最小化为目标，建立内容缓存与基站休眠的联合优化目标函数，得到联合优化模型；S2、将第i周期的内容缓存状态设为随机缓存，基站休眠状态设为随机休眠，初始周期i＝1；S3、根据第i个周期的用户与各基站之间的传输速率和基站休眠状态，确定第i个周期的用户关联状态，根据关联规则将用户关联至合适的基站；S4、根据第i个周期的用户关联状态、用户对内容的请求状态，利用离散量子粒子群算法对联合优化模型进行求解，得到第i+1个周期基站的内容缓存状态和基站休眠状态；S5、判断当前迭代次数i是否满足预先设定的迭代结束条件，若满足迭代结束条件，则结束算法，输出第i+1个周期基站的内容缓存状态和基站休眠状态；否则，令i＝i+1，返回步骤S3，继续进行迭代计算。2.根据权利要求1所述的一种异构蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法，其特征在于，所述系统整体能耗为基站缓存能耗E1、本地传输能耗E2、回程链路传输能耗E3、宏基站用户传输能耗E4、静态维持能耗E5之和。3.根据权利要求2所述的一种异构蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法，其特征在于，所述联合优化模型包括：其中，Etotal表示系统整体能耗，xnf表示内容缓存变量，yn表示基站休眠变量，S表示每个内容文件的大小，Smax表示SBSn存储容量的上限，表示所有可能被请求的内容集合，表示SBS的集合，表示用户集合，znk表示用户关联变量，In表示SBSn可同时服务的用户数上限，uk表示用户k。4.根据权利要求1所述的一种异构蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法，其特征在于，所述关联规则包括：采取最大传输速率关联，计算各处于工作状态的SBS与用户uk的传输速率rn,k，如果选取能够提供最大传输速率的基站进行关联；其中，max{r1,k,r2,k,...,rn,k}表示用户uk接收的最大传输速率，rn,k表示第n个处于工作状态的SBS与用户uk的传输速率，为事先设定的最低传输速率阈值。2CN111479312A权利要求书2/2页5.根据权利要求1所述的一种异构蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法，其特征在于，所述确定第i个周期的用户关联状态具体包括：设定二进制变量znk表示用户uk与SBSn的关联情况，当znk＝1时，表示用户uk与SBSn关联，此时SBSn处于工作状态并且该基站给用户uk提供的传输速率最大，用户uk请求的内容由SBSn传递给该用户；当znk＝0时，表示用户uk与SBSn未关联，SBSn不满足用户uk的关联条件，若所有SBS都无法满足用户uk的关联条件，则将用户uk直接接入MBS，与宏基站相关联，成为宏基站用户，用户uk请求的内容由MBS传递给该用户；所述二进制变量znk是由决策变量yn和rn,k确定，即：其中，yn表示基站休眠变量，rn,k表示各处于工作状态的SBSn与用户uk的传输速率，r2,k表示第2个处于工作状态的SBS与用户uk的传输速率，为事先设定的最低传输速率阈值。6.根据权利要求1所述的一种异构蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法，其特征在于，所述利用离散量子粒子群算法对联合优化模型进行求解包括：S41、初始化各类参数，获取各基站的内容缓存变量xnf、基站休眠变量yn和用户关联变量znk信息，将基站的内容缓存变量和基站休眠变量作为粒子；