异构蜂窝网中内容缓存策略研究

发布时间：2020-10-13 11:28

　　 随着移动无线设备以及丰富的多媒体内容的迅猛增长,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。而异构蜂窝网络因其灵活的部署、低廉的成本等优势可以很好地应对网络中负载过重的问题。异构蜂窝网络中的内容缓存,被认为是第五代移动通信系统中一种很有前途的技术,它可以使内容更接近用户,减少传输延迟,节省稀缺的带宽资源。本文主要针对异构Macro-femto蜂窝网络,研究基站上的内容缓存问题。首先,针对异构Macro-femto蜂窝网络中家庭基站(Femto-base station,FBS)的密集部署必然导致重叠覆盖的问题,用户可从多个FBSs上满足对内容的请求,但这也导致基站上的内容缓存与用户关联之间相互影响。基于此,本文对内容缓存与用户关联之间的关系进行分析,并提出以最小化用户平均下载时延为目标的内容缓存与用户关联联合优化算法(Joint Optimization algorithm of Content Caching and user Association,JOCCA)。通过各基站上内容访问频次的历史数据预测该基站上内容的相对流行度,从而决定基站上的内容缓存,并设计了一对多匹配的即时关联策略(JOCCA with Instant Association,JOCCA-IA)和基于Kuhn-Munkres算法的多对多匹配的延时关联策略(JOCCA with Waiting Association,JOCCA-WA),分别在两种关联方式下得到用户与基站之间的最优匹配。仿真结果表明,JOCCA能够达到较高的缓存命中率,并且根据用户到达的疏密程度选择合适的关联方式能够有效降低用户下载内容的平均时延。其次,针对目前对异构蜂窝网络中各基站独立缓存可能导致缓存冗余大、内容多样性低、能耗开销大等问题,提出基于能耗优化的基站协作内容缓存及传输算法(Energy Consumption based Optimal Cooperative Content Cache and Delivery algorithm,ECOC~3D),在预测各基站上内容相对流行度的基础上,采取分区的缓存策略以提升缓存内容的整体利用效率,同时FBSs之间以协作传输的方式实现资源互补,为用户选择能耗最小的方式关联基站并获取内容。仿真表明,ECOC~3D可以进一步减轻回传链路的负载,有效降低系统能耗,并且保证较高的内容缓存命中率。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

FBS图 3.1 两层异构蜂窝网络架构证用户得到较好的服务质量，为用户mu 设定最低的传当基站nf 给用户mu 提供的下载速率大于等于用户要求时，用户mu 才有可能会关联该基站nf ，否则一定不会的例子来说明基站上的内容缓存与用户的最低下载速户1u 在1f ,2f ,3f 的重叠覆盖范围下，且均可服务1u ，对分别为11E 、12E 和13E ，每条链路对应的下载速率分别内容1c 有请求，1u 的要求的最低下载速率为1minr 。若链则1u 不会选择1f 关联；若2f 上缓存了内容1c ，且链路，u 可以选择f 关联。同时，链路E 的下载速率r

42图 4.1 异构蜂窝网络基站协作内容缓考虑 FBSs 之间协作传输以及 MBS 与 F个集群内的 FBSs 之间距离较近，因此协接到 MBS 的链路为回程链路，各 FBSs 的s 引入内容缓存是为了降低 MBS 到用户之云数据中心传输到 MBS 的能耗，换句话。本章在 FBSs 重叠覆盖场景下，只考虑用道质量的 FBS 为用户传输内容所花的时间示用户mu 通过nf 下载内容的速率，由香2mn n mn NNR P G ，nP 表示nf 的传输功率
【参考文献】

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1 杨峰义;张建敏;谢伟良;王敏;王海宁;;5G蜂窝网络架构分析[J];电信科学;2015年05期

2 叶璇;张欣;曹亘;杨大成;;家庭基站技术挑战和研究现状[J];电信工程技术与标准化;2011年04期

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1 姜立茸;面向5G移动通信网络中内容分发机制[D];电子科技大学;2016年

本文编号：2839109