1.一种异构网络联合用户关联及内容缓存方法,其特征在于:在该方法中,针对包含多个BS(Base Station,蜂窝基站)和多个AP(Access Point,接入点)的异构网络场景,假设各个BS及AP均具有内容缓存的功能,在满足用户业务需求特性条件下,建模用户总传输时延为优化目标,实现联合用户关联及缓存内容分配优化策略;该方法具体包括:步骤1)、建模用户业务需求特性;
步骤2)、构建蜂窝基站BS及WLAN接入点AP的内容缓存变量,建模限定条件;
步骤3)、建模用户关联变量及限定条件;
步骤4)、建模用户总传输时延;
步骤5)、建模用户接入BS对应的传输时延;
步骤6)、建模用户接入AP对应的传输时延;
步骤7)、建模用户在BS或AP的回程链路传输对应的传输时延;
步骤8)、建模用户传输数据速率及限定条件;
步骤9)、基于用户总传输时延最小化,确定用户关联及缓存内容分配优化策略;
在步骤1)中,建模用户业务需求特性,具体为用户内容需求及最小数据速率,令αjk∈{0,1}表示用户j对内容k的需求变量,αjk=1表示用户j需要内容k,反之则不需要,假设每个用户在给定时段只有一个内容需求,则αjk应满足 令 表示用户j传输所需内容k所要求的最小数据速率,1≤k≤K,1≤j≤N,其中,K为用户所需的内容数目,N为网络中用户数目;
在步骤2)中,假设BS及AP都具有内容缓存的功能,构建BS及AP的内容缓存变量,具体为:令δijk∈{0,1}表示用户j所需内容k在BSi或APi处的缓存状态,δijk=1表示用户j所需内容k缓存在BSi或APi中,否则,δijk=0;令Lk为内容k的数据包长度,令Ki表示BSi或APi的缓存器容量,则BSi或APi缓存的内容不能超过其缓存器容量限制,即δijk应满足 1≤j≤N,1≤i≤M,其中,M为网络中BS及AP的总数,令M1表示BS的数目,方便起见,BS表示为AP表示为在步骤3)中,所述建模用户关联变量及限定条件,具体为:xijk∈{0,1}表示用户j所需内容k时与BSi或APi的关联标识,xijk=1即表示具有内容k需求的用户j接入BSi或APi,否则,xijk=0,且假设每个用户只能关联一个BS或AP,则在步骤4)中,建模用户总传输时延D为所有用户业务传输时延之和,即 其中,Dj为第j个用户业务传输时延;根据公式 计算用户j的业务传输时延,其中,Dijk表示有内容k需求的用户j接入BSi或APi时对应的传输时延;
根据公式 计算用户的传输时延,其中, 表示用户接入BSi或APi
对应的传输时延, 表示用户在BS或AP的回程链路传输对应的传输时延;
在步骤5)中,建模用户接入BS对应的传输时延,即1≤i≤M1,根据公式 计算用户接入BS的传输时延,其中, 表示有内容k需求的用户j接入BSi时对应的传输时延,表示有内容k需求的用户j接入BSi时的排队时延;
建模有内容k需求的用户j接入BSi时对应的传输时延 为: 其中,1≤i≤M1,Rij为接入BSi的用户j的数据传输速率;建模有内容k需求的用户j接入BSi时的排队时延为: 其中,μi及λi分别表示BSi的服务速率及业务到达速率;
在步骤6)中,建模用户接入AP对应的传输时延,即M1+1≤i≤M,根据公式计算用户接入AP的传输时延,其中, 表示有内容k需求的用户j接入APi时对应的传输时延, 表示有内容k需求的用户j接入APi时的接入时延;
建模有内容k需求的用户j接入APi时对应的传输时延 为: 其中,M1+1≤i≤M,Rij为接入APi的用户j的数据传输速率;建模有内容k需求的用户j接入APi时的接入时延为: 其中, 及 分别表示APi一次成功传输的时间及平均信道忙的时间, 表示此刻接入APi的用户总数,τi及σi分别表示APi的用户传输概率及一个空时隙的持续时间;
在步骤8)中,建模用户传输数据速率及限定条件,具体为:根据公式
计算用户j与BSi或APi相连时的传输数据速率,其中,Bi表示BSi或APi的带宽,pi表示BSi或APi的发送功率,gij表示用户j与BSi或APi之间的信道增益,σ2表示噪声功率,根据公式可得用户j的数据速率,应满足在步骤9)中,综合考虑用户业务需求、用户关联及缓存内容限定条件,基于用户总传输时延最小化,确定联合用户关联及缓存内容分配优化策略,记