[发明专利]一种边缘缓存网络中基于用户连接矩阵的基站休眠方法

权利要求书

1.一种边缘缓存网络中基于用户连接矩阵的基站休眠方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、构建小基站、用户、宏基站以及服务器之间的边缘缓存网络场景；

步骤二、根据用户所在的位置以及基站的覆盖区域为网络中所有用户建立连接矩阵；

网络中小基站共有S个，集合为{1,2,...,s,...,S}；移动用户有J个，集合为U＝{U₁,U₂,...U_j,...,U_J}；

用户U_j与各个小基站的连接矩阵为：

其中是二值变量，表示用户U_j能够与基站s连接，表示用户U_j无法与基站s连接；

步骤三、根据边缘缓存网络中每个小基站的初始工作状态，建立基站状态矩阵B；

B＝[b₁,b₂...,b_s,...,b_S]

b_s＝1表示基站s处于正常工作状态，b_s＝0表示基站s处于休眠状态；

步骤四、针对用户U_j，基于初始状态矩阵B和连接矩阵A_j计算连接状态矩阵，并统计用户U_j连接到正常工作状态的小基站总数d_j；

连接状态矩阵为：

是二值变量，当表示用户U_j连接到基站s，表示用户U_j不能连接到基站s；

用户U_j连接到正常工作状态的小基站总数d_j计算如下：

步骤五、文件集合F中有L个文件，根据小基站存储能力对每个文件随机分别划块，建立所有文件的分块矩阵M，每个小基站随机存储每个文件的一块；

步骤六、利用基站状态矩阵B和文件的分块矩阵M计算边缘缓存网络的系统能耗；

系统能耗如下：

e_c表示用户从小基站获取文件过程的单位比特能量消耗；C为每个文件大小；m_l表示将文件f_l划分成的块，且m_l≤N；d_j表示小型基站的数量；

e_T表示小基站通过宏基站向核心网获取文件过程的单位比特能量消耗；P_l表示用户想要获取文件f_l的概率；e_F表示维持每个小基站处于活跃状态所需能耗；

步骤七、制定边缘缓存网络的系统能耗最小化的约束条件；

C1保证了每一个用户都至少有一个小基站为其服务；

C2表示每个文件的分块数都是整数，是整数集；

C3表示每个文件划分的块数均小于等于门限值N；

C4表示每个小基站上存储的所有文件块的内容总大小不超过该小基站的容量；Q表示每个基站的存储容量；所有小基站的存储容量相同；

步骤八、采用粒子群算法在约束条件下，求解当系统能耗最小时最优的基站状态矩阵B和文件的分块矩阵M；

步骤九、按照最优的基站状态矩阵B进行小基站的状态配置，同时按照最优的文件分块矩阵M对各个小基站进行文件分块并存储；

选择最优的基站状态矩阵B中为0的值，将对应的基站设为休眠状态；按照最优的文件分块矩阵M中的对应值将L个文件进行最优的分块；

每个文件按照最优分块矩阵M中的对应值进行分块后，每个小基站随机选取每个文件的一块；

步骤十、判断用户U_j从连接的d_j个小基站缓存中是否能够获取所需文件的完整内容，如果是，则用户直接从d_j个小基站中获取文件并结束；否则，小基站通过宏基站向核心网获取所缺的内容并分发给该用户。

2.如权利要求1所述的一种边缘缓存网络中基于用户连接矩阵的基站休眠方法，其特征在于，所述的步骤一中，边缘缓存网络场景的构建为：

在网络中，宏基站与服务器以及服务器与核心网之间均通过有线链路连接；小基站与宏基站，用户与小基站之间通过无线链路连接；用户与宏基站之间无连接；且小基站的覆盖范围存在重叠。