[发明专利]支持D2D-蜂窝异构网络联合用户关联及内容缓存方法

说明书

本发明涉及支持D2D‑蜂窝异构网络联合用户关联及内容缓存方法，属于无线通信技术领域。该方法步骤为：S1建模用户内容需求标识；S2建模用户关联变量；S3建模用户内容缓存变量；S4建模用户数据传输速率；S5建模用户总传输时延；S6建模用户D2D模式传输时延；S7建模用户小蜂窝基站关联模式传输时延；S8建模用户宏蜂窝基站关联模式传输时延；S9建模联合用户关联及内容缓存限制条件；S10基于用户总传输时延最小化确定用户关联模式及内容缓存优化策略。本发明可以有效保证每个用户最小数据速率要求前提下用户关联网络策略最优，内容放置最优，实现用户内容总传输时延最小化。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及支持D2D-蜂窝异构网络联合用户关联及内容缓存方法。

背景技术

近年来，随着移动互联网及智能终端等技术的快速发展，无线业务已呈爆炸式增长，传统蜂窝网络技术已难以有效应对快速增长的移动业务需求，因此，迫切需要研究新的技术以满足用户服务质量要求，提升网络性能。终端直通技术(Device-to-Device)通过实现用户终端之间的直接通信，而无需基站进行转发，能够很好地支持未来网络中大数据量的本地业务。在蜂窝网络中引入D2D通信技术可有效降低终端功耗及网络负载，实现谱效及能效的提升。蜂窝D2D网络中，用户终端可选择蜂窝基站实现关联或接入D2D对端实现内容传输，如何综合网络用户终端需求及网络特性，优化设计蜂窝D2D网络用户关联模式是亟待解决的问题。

随着用户应用的快速发展，部分应用如高清视频流、在线游戏等对网络承载能力，特别是网络容量及端到端传输时延提出挑战。通过采用缓存技术，即将部分用户需求内容放置在接入网节点处，如宏蜂窝基站(MacroBase Station，MBS)、小蜂窝基站(SmallBaseStation)或用户终端设备中，用户可通过接入邻近基站或终端用户获取内容，从而可有效降低内容传输时延，提升业务体验，同时，也可有效缓解蜂窝网络回程链路负载，提升网络性能。

已有文章针对蜂窝D2D网络用户关联问题开展研究，如提出了一种基于网络吞吐量优化或移动网络运营商总收益最大化的用户关联模式；针对蜂窝D2D网络缓存部署问题，已有文章提出基于缓存命中率最大化或基于缓存开销优化的方案，但现有研究较少考虑端到端传输时延优化问题，导致用户传输性能受限；此外，较少研究联合考虑用户关联及内容缓存策略，导致所提算法难以实现网络性能优化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供支持D2D-蜂窝异构网络联合用户关联及内容缓存方法，在该方法中，假设网络由一个MBS和多个SBS组成，网络中的用户分为蜂窝用户和D2D用户，此外，D2D模式中的用户进一步分为请求用户和服务用户，其中，SBS和服务用户具备一定缓存能力。假设该网路中请求用户可以选择三种网络接入模式，分别为D2D模式、MBS关联模式及MBS关联模式，建模用户总传输时延为优化目标，确定用户关联模式及内容缓存优化策略。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

支持D2D-蜂窝异构网络联合用户关联及内容缓存方法，包括以下步骤：

S1：建模用户内容需求标识；

S2：建模用户关联变量；

S3：建模用户内容缓存变量；

S4：建模用户数据传输速率；

S5：建模用户总传输时延；

S6：建模用户D2D模式传输时延；

S7：建模用户小蜂窝基站(Small Base Station,SBS)关联模式传输时延；

S8：建模用户宏蜂窝基站(Macro Base Station,MBS)关联模式传输时延；

S9：建模联合用户关联及内容缓存限制条件；