[发明专利]异构蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

随着移动无线设备以及丰富的多媒体内容的迅猛增长，传统蜂窝网络中无线链路容量以及无线接入网和回传网络的带宽，实际上无法应付移动业务需求的爆炸式增长。针对以上困境，公认的解决方式为构建异构蜂窝网络，即：在传统的宏基站(Macro-BaseStation，MBS)覆盖下叠加部署低功率的小基站(Small-Base Station,SBS)，包括微基站(Micro-Base Station，mBS)、微微基站(Pico- Base Station，PBS)、家庭基站(Femto-BaseStation,FBS)等，这些小基站的传输功率相对宏基站要小很多，而且部署快速、布网灵活多变，能够增强传统蜂窝移动网络的覆盖，提供高速率、高服务质量的移动业务等。

在异构蜂窝网络中引入缓存，被认为是第五代移动通信系统中一种很有前途的技术，即将一些热门内容提前缓存在SBS中，可以使内容更接近用户，减少传输延迟，降低系统能耗，节省稀缺的带宽资源。而基站休眠技术作为一种节能技术由于其易于实现、不需对硬件进行改变等特点受到广泛关注，它将低负载或无负载的基站智能关闭或开启，可以有效的降低系统能耗。文献“Zhao Z, Peng M,Ding Z,et al.Cluster Content Caching:AnEnergy-Efficient Approach to Improve Quality of Service in Cloud Radio AccessNetworks[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications,2016,34(5):1207-1221.”基于云无线接入网 (Cloud RAN,C-RAN)提出了一种集群内容缓存架构，充分利用分布式缓存和集中式信号处理的优点，通过建立边缘C-RAN，让同一个集群内的射频拉远头接入一个公共的本地集群内容中心，从而减少回传链路的冗余流量。它还推导了有效容量和能效性能的可处理表达式，证明了该结构可以在较低的本地存储成本的前提下提高用户的QoS保证；文献“Dolfi M,Morosi S,Cavdar C,et al. Energy efficient optimizationof a sleep mode strategy in heterogeneous cellular networks[C]//2017EuropeanConference on NetworksCommunications(EuCNC). Oulu,Finland:IEEE Press,2017:1-6.”通过联合考虑用户的服务质量(Quality of Service,QoS)保障，最小化异构蜂窝网络中的功耗和基站睡眠模式切换的数量, 提出了一个多目标优化框架。利用混合整数二次规划(Mixed Integer Quadratic Programming,MIQP)方法优化功耗以及宏蜂窝和微蜂窝的基站睡眠模式操作的数量。上述文献虽然降低了回程链路容量和系统能耗等问题，但目前仍存在待改进的地方：一是关于两种技术相结合的策略很少，大都以单一调整某一策略为主，因此很难同时优化系统能耗和用户服务质量；二是目前已有的解决方案，大都忽略了用户关联的状况，不满足实际关联场景。

发明内容

为了解决上述问题，本发明针对目前休眠策略和缓存策略的使用单一性，将两种技术相结合进行研究，以达到在降低系统能耗的同时保证用户服务质量的目的，提供一种蜂窝网络内容缓存和基站休眠联合优化方法。