1.支持D2D-蜂窝异构网络联合用户关联及内容缓存方法,其特征在于:该方法包括以下步骤: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SBS关联模式传输时延;
S8:建模用户宏蜂窝基站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;
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;
所述步骤S7具体为:根据公式 计算请求用户
ri通过SBS关联模式获取内容对应的传输时延,其中, 分别表示请求文件fc的用户ri关联到SBSj获取内容对应的传输时延,排队时延,及MBS的回程链路传输时延,建模为 建模 其中,γj,βj分别表示SBSj平均服务率和平均业务到达率,N为SBS数目,L为内容数目,ai,c为请求用户ri对内容fc的需求标识,Sc为内容fc的大小, 为请求用户ri与SBSj之间的链路传输速率, 为SBSj与MBS之间的链路传输速率;
所述步骤S1具体为:令Ur={r1,...,rM}表示请求内容的用户集合,其中,ri表示第i个请求用户,1≤i≤M,M为请求用户数目,令F={f1,...,fL}表示内容集合,其中,fc表示第c个内容,1≤c≤L,L为内容数目;令ai,c∈{0,1}表示请求用户ri对内容fc的需求标识,若ai,c=1,表示请求用户ri需获取内容fc,反之,ai,c=0;设每个用户在给定时段只有一个内容需求,即所述步骤S2具体为:用户关联模式包括:用户通过D2D获取内容模式、通过SBS关联获取内容模式和通过MBS关联获取内容模式;
(1)通过D2D获取内容模式具体为:假设网络中存在部分用户,即服务用户,具有一定缓存能力,且已缓存某些内容,令Us={s1,...,sK}表示服务用户集合,其中,sj表示第j个服务用户,1≤j≤K,K为服务用户数目;令 表示请求内容fc的用户ri与服务用户sj建立D2D链路的关联变量,若 表示请求内容fc的用户ri与服务用户sj进行关联,反之,(2)通过SBS关联获取内容模式具体为:令SBSj表示第j个SBS,1≤j≤N,N为SBS数目;令表示请求内容fc的用户ri与SBSj的关联变量,若 表示请求内容fc的用户ri与SBSj进行关联,反之,
(3)通过MBS关联获取内容模式具体为:令xi,c∈{0,1}表示请求内容fc的用户ri与MBS的关联变量,若xi,c=1,表示请求内容fc的用户ri与MBS进行关联,反之,xi,c=0;
所述步骤S3具体为:令 为服务用户sj对内容fc缓存标识,若 表示服务用户sj已缓存内容fc,否则, 令 为SBSj对内容fc的缓存变量,若 表示将内容fc缓存至SBSj缓存器,否则,
在步骤S5中,所述建模用户总传输时延D为所有用户内容传输时延之和,即其中, 表示请求用户ri通过D2D模式获取内容对应的传输时延,表示请求用户ri通过SBS获取内容对应的传输时延, 表示请求用户ri通过MBS获取内容对应的传输时延;
所述步骤S6具体为:根据公式 计算请求用户ri通过D2D模式获取内容对应的传输时延,其中, 表示请求内容fc的用户ri关联到服务用户sj获取内容对应的传输时延,建模为 K为服务用户数目,L为内容数目,ai,c为请求用户ri对内容fc的需求标识, 为请求内容fc的用户ri与服务用户sj建立D2D链路的关联变量,为服务用户sj对内容fc缓存标识,Sc为内容fc的大小, 为请求用户ri与服务用户sj之间的链路传输速率;
所述步骤S8具体为:根据公式 计算请求用户ri通过MBS
关联模式获取内容对应的传输时延,其中, 分别表示请求内容fc的用户ri关联到MBS获取内容对应的传输时延,排队时延;建模 为 建模 为其中,γ,β分别表示MBS平均服务率和平均业务到达率,L为内容数目,ai,c为请求用户ri对内容fc的需求标识,xi,c为请求内容fc的用户ri与MBS的关联变量, 为请求文件fc的用户ri关联到SBSj获取内容对应的MBS的回程链路传输时延,Sc为内容fc的大小,为请求用户ri与MBS之间的链路传输速率;
所述步骤S9具体为:用户内容关联限制条件建模为
(1-ai,c)xi,c=0, 内容缓存限制条件建模为
其中,Sc为内容fc的大小, 表示SBSj缓存器容量;用户传输速率限制条件建模为
其中, 表示请求用户ri最低服务数据速率, 为请求内容fc的用户ri与服务用户sj建立D2D链路的关联变量, 为请求内容fc的用户ri与SBSj的关联变量,K为服务用户数目,N为SBS数目, 为SBSj对内容fc的缓存变量, 为服务用户sj对内容fc缓存标识, 为请求用户ri与服务用户sj之间的链路传输速率,M为请求用户数目;
所述步骤S10具体为:在满足用户业联合用户关联及内容缓存限制条件下,以用户总时延最小化为目标,优化确定用户关联模式及内容缓存策略,记
2.根据权利要求1所述的支持D2D-蜂窝异构网络联合用户关联及内容缓存方法,其特征在于:所述步骤S4具体为:(1)建模D2D模式传输速率:根据公式 计算请求用户ri与服务用户sj之间的链路传输速率,其中,Wd表示D2D链路可用带宽, 表示服务用户sj发送功率,表示请求用户ri与服务用户sj之间的链路信道增益,σ2表示链路噪声功率;
(2)建模SBS关联模式传输速率:根据公式 计算请求用户ri与SBSj之间的链路传输速率,其中, 表示SBSj子信道带宽, 表示SBSj发送功率, 表示请求用户ri与SBSj之间的链路信道增益;
(3)建模SBS与MBS之间链路传输速率:根据公式 计算SBSj与MBS之间的链路传输速率,其中,Wm表示MBS子信道带宽,Pm表示MBS发送功率, 表示SBSj与MBS之间的链路信道增益;
(4)建模MBS关联模式传输速率:根据公式 计算请求用户ri与MBS之间的链路传输速率,其中, 表示请求用户ri与MBS之间的链路信道增益。