【摘要】：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展,新興的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求越來越高,同時(shí)由于智能終端的大規(guī)模普及,網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備越來越多,使移動(dòng)數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)式增長。為應(yīng)對2020年移動(dòng)通信海量數(shù)據(jù)激增的需求,第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(Fifth-Generation Mobile Communication System,5G)給出系統(tǒng)容量千倍增長的目標(biāo),新型多址、超密集組網(wǎng)等技術(shù)均被視為系統(tǒng)容量增長的關(guān)鍵技術(shù)。密集組網(wǎng)技術(shù)中由于小基站的大量部署,回程鏈路容量成為約束系統(tǒng)性能提升的瓶頸,無線端緩存成為研究的熱點(diǎn)。因此,設(shè)計(jì)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于不同緩存方案下的無線資源分配策略具有重要的研究意義。在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中,根據(jù)不同的緩存模型,可以分為緩存整個(gè)文件的最受歡迎緩存和隨機(jī)緩存等,以及緩存部分文件的前綴緩存和基于比例的部分緩存等幾類。不同的緩存模型將會(huì)給蜂窩網(wǎng)絡(luò)的資源分配帶來不同的變化。因此,本文將在基于不同的緩存模型下,以蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的資源分配策略為研究重點(diǎn),圍繞著不同的優(yōu)化目標(biāo),展開深入的研究。針對部分緩存方案,即基站端緩存受歡迎文件前一部分,如果用戶請求文件緩存命中,則基站只需要通過回程鏈路從核心網(wǎng)中獲取該文件的后一部分,否則用戶需要從核心網(wǎng)獲取完整的文件。由于基站的回程鏈路容量受限和緩存的加入,用戶數(shù)據(jù)傳輸速率不僅與物理信道狀態(tài)有關(guān),還受用戶請求文件緩存命中與否及回程鏈路容量約束。本文在基于基站端部分緩存下,提出一種滿足回程鏈路約束下,最小化文件傳輸時(shí)延的無線資源分配方案。由于形成的優(yōu)化問題中用戶歸屬和子載波分配變量都是布爾變量,使原問題非凸,難以直接求解,因此本文把原問題分解成兩個(gè)子問題進(jìn)行求解。先在固定用戶歸屬的情況下,優(yōu)化子載波分配,然后提出一種啟發(fā)式算法求解用戶歸屬問題。仿真結(jié)果表明基于該部分緩存方案,優(yōu)化無線資源分配能帶來較為明顯的傳輸時(shí)延降低。針對聯(lián)合緩存方案,由于不同的緩存方案各有優(yōu)缺點(diǎn),單一的緩存方案只能利用其本身的優(yōu)點(diǎn),我們考慮一種結(jié)合最受歡迎緩存和前綴緩存的聯(lián)合緩存策略�；谠摼彺婺Ｐ拖�,本文形成了最小化視頻播放時(shí)延的資源分配優(yōu)化問題。由于回程鏈路容量的約束,使得該優(yōu)化問題非凸,難以直接求解,所以把原問題通過轉(zhuǎn)化為凸問題進(jìn)行求解。由于第三類用戶的速率不受回程鏈路容量約束,把原問題轉(zhuǎn)化為最小化功耗問題,通過不斷增加第三類用戶數(shù)據(jù)速率,使最小化功耗問題趨近于基站的最大發(fā)射功率。最小化功率問題仍不是凸問題,通過松弛變量和變量代換把最小化功耗問題轉(zhuǎn)化為凸問題,然后進(jìn)行求解,根據(jù)凸問題的最優(yōu)解進(jìn)而求得原問題的解。由仿真結(jié)果可見,所提的基于聯(lián)合緩存模型優(yōu)化無線資源分配策略能夠有效的降低視頻播放時(shí)延。
【圖文】：

仍然需要進(jìn)一步的研究。逡逑本文主要關(guān)注小基站系統(tǒng)回程鏈路方面的問題，由于小基站回程鏈路容量的逡逑，，并且一大部分移動(dòng)數(shù)據(jù)流量是因?yàn)樯倭渴軞g迎文件的重復(fù)傳輸造成的。為逡逑該部分文件的重復(fù)傳輸和減輕回程鏈路的負(fù)擔(dān)，無線端部署緩存，存儲(chǔ)受歡逡逑件成為回程鏈路容量受限網(wǎng)絡(luò)一個(gè)有效的解決方案。本文接下來將對對現(xiàn)有逡逑存模型進(jìn)行歸納和闡述，以及對現(xiàn)有的基于緩存資源分配的研究根據(jù)不同的逡逑目標(biāo)進(jìn)行分類和總結(jié)。逡逑緩存模型逡逑通過在無線端緩存，比如基站、中繼或用戶端緩存受歡迎的文件［９］【２９］，如圖逡逑示，用戶請求文件時(shí)，如果緩存命中，則用戶可以直接從緩存中獲取，而逡逑通過回程鏈路從核心網(wǎng)中獲取文件。針對不同的優(yōu)化目標(biāo)，考慮合理的緩存逡逑，并在此緩存策略的基礎(chǔ)上優(yōu)化無線資源分配，可以實(shí)現(xiàn)用戶服務(wù)質(zhì)量以及逡逑系能的進(jìn)一步提升。逡逑

特別當(dāng)（ｌ－ａ）ｒ邋＝邋５時(shí)，文件的傳輸時(shí)延最小。逡逑方便起見，歸一化文件大小為１，設(shè)緩存容量＾邋＝邋２００，根據(jù)傳輸時(shí)延推導(dǎo)逡逑結(jié)果可以得到圖３．１所示，從圖中我們可以看出當(dāng)（１－？＞＞５時(shí)，文件傳輸時(shí)延逡逑最小，與理論結(jié)果相符，也證明部分緩存策略確實(shí)能降低文件傳輸時(shí)延。逡逑１邐Ｉ邋Ｉ邐Ｉ邋Ｉ邐Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邐Ｉ逡逑—？—邋ｒ＝３逡逑—？—邋ｒ＝２逡逑０．９５－；…．…邐…：．…丨一，＿５丨．逡逑Ｉ邋ａ邋：壓d蔦b逡逑０．８逡逑０７＾１邋０：２邋０：３邋０：４邋０：５邋０：６邋０：７邋０：８邋０：９逡逑ａ逡逑圖３．１點(diǎn)對點(diǎn)通信傳輸時(shí)延與ａ的關(guān)系曲線逡逑１９逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 袁志鋒;郁光輝;李衛(wèi)敏;;面向5G的MUSA多用戶共享接入[J];電信網(wǎng)技術(shù);2015年05期

2 張平;崔琪楣;侯延昭;徐th;;移動(dòng)大數(shù)據(jù)時(shí)代:無線網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇[J];科學(xué)通報(bào);2015年Z1期

3 尤肖虎;潘志文;高西奇;曹淑敏;鄔賀銓;;5G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)[J];中國科學(xué):信息科學(xué);2014年05期

本文編號：2682679