一种5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法技术

本发明专利技术提供一种5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，能够使能量有效性最大化。所述方法包括：初始化无线接入点及移动终端的参数，所述无线接入点配有缓存存储资源；基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值，根据所得j值，将MCk应分配到相应的APj，同时根据所得j值，更新移动终端关联矩阵xj,k和无线接入点使用情况矩阵yj；确定拉格朗日算子λj

An optimization method for network resource leasing in 5G Wireless Information Center

The invention provides an optimization method for the network resource leasing of 5G wireless information center, which can maximize the energy efficiency. The method includes: the initialization of parameters of the wireless access point and the mobile terminal, the wireless access point with cache storage resources; based on RJ, K and the initialization parameters, determine the judgment of MCk formula Hj, K values obtained when the maximum APj J, according to the J value, the MCk should be assigned to the corresponding APj at the same time, according to the J value, the mobile terminal updates correlation matrix XJ, using the K and the wireless access point matrix YJ; determine the Lagrange operator lambda J

【技术实现步骤摘要】
一种5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法
本专利技术涉及移动通信领域，特别是指一种5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法。
技术介绍
随着科技的飞速发展，5G时代的来临并不遥远，互联网上通信业务量日益激增，使得因特网传统的客户端和远程服务器之间点对点通信方式呈现出越来越多的不足之处，如大量信息的冗余造成资源的浪费以及系统复杂性高等等，为了更好地处理这种使用情况，新的以信息为中心的网络(InformationCentricNetwork，ICN)针对未来互联网的设计建议越来越受欢迎。ICN是一种新的模式，旨在通过在每个网络设备上支持缓存和多播内容交付来提高当今互联网的性能。但目前在国内外的研究成果中，还尚未提出一种可行性强的ICN工作机制。并且，随着移动终端用户数量的剧增，近年来无线通信领域带来的能源消耗是非常巨大的，针对我国环境污染严重以及能源日益紧缺的国情，绿色通信必然是值得研究与探索的方向，因此，在保证满足移动终端用户数据需求以及服务质量的基础上，通过合理的资源分配方式实现更高的能量有效性是一个重要的研究方向，但是，现有技术中，还没有有效的方法能够使能量有效性最大化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，能够使能量有效性最大化。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，包括：S1，初始化无线接入点及移动终端的参数，所述无线接入点配有缓存存储资源，所述参数包括：APj到MCk的发射功率pj,k，APj租赁成本bj，单位未命中缓存部分损失C，单位能量传输单位数据量的利润P，电路消耗功率pc；其中，APj表示第j无线接入点，MCk表示第k移动终端；S2，确定MCk与APj之间的信息传输速率rj,k，基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值，根据所得j值，将MCk应分配到相应的APj，同时根据所得j值，更新移动终端关联矩阵xj,k和无线接入点使用情况矩阵yj；S3，确定拉格朗日算子和根据得到的拉格朗日算子和对移动终端关联矩阵xj,k进行优化，i表示第i次迭代；S4，确定用于功率最优分配的最佳步长u(i+1)，根据确定的最佳步长u(i+1)进行功率最优分配对pj,k进行优化；S5，根据优化后的pj,k迭代进入S2，重复S2到S4，直到满足预设的收敛条件，确认达到最佳优化，结束迭代。进一步地，在所述确定MCk与APj之间的信息传输速率rj,k，基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值，根据所得j值，将MCk应分配到相应的APj，同时根据所得j值，更新移动终端关联矩阵xj,k和无线接入点使用情况矩阵yj之前，所述方法还包括：确定任何两个无线接入点APi与APj之间的路损增益gi,j；确定每个AP的平均缓存命中率hj。进一步地，所述确定每个AP的平均缓存命中率hj包括：根据每个AP使用的缓存存储资源进行从高到低排序，所得的顺序数作为每个AP的流行度n；根据得到的每个AP的流行度n，利用Zipf离散分布模型的累积密度函数公式求得每个AP的平均缓存命中率hj。进一步地，所述平均缓存命中率hj表示为：其中，N表示AP的总数，α为预设的常数，i表示根据每个AP使用的缓存存储资源进行从高到低排序得到的顺序数，n表示顺序数为i的AP对应的流行度n。进一步地，所述信息传输速率rj,k表示为：rj,k＝log2(1+SINRj,k)其中，SINRj,k表示MCk从APj获得的信号信噪比，c表示所有AP的集合，N表示加性高斯白噪声，Lj,k表示APj到MCk的信道增益，gi,j表示APi到APj的路损增益。进一步地，所述基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值包括：利用凸优化算法确定MCk的判决公式Hj,k；基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值。进一步地，所述Hj,k表示为：所述jk表示为：其中，νk与λj表示拉格朗日算子，hj表示APj的平均缓存命中率。进一步地，所述拉格朗日算子和分别表示为：其中，i表示第i次迭代，Pmaxj表示APj的最大传输功率，[]+表示若所得为负数则变为0，Rt表示最小传输速率、β1、β2表示预设的步长。进一步地，所述确定用于功率最优分配的最佳步长u(i+1)，根据确定的最佳步长u(i+1)进行功率最优分配包括：利用梯度辅助二分搜索法确定用于功率最优分配的最佳步长u(i+1)；根据确定的最佳步长u(i+1)，利用求出功率最优分配。进一步地，在根据优化后的pj,k迭代进入S2，重复S2到S4，直到满足预设的收敛条件，确认达到最佳优化，结束迭代之后，所述方法还包括：将优化得到的移动终端关联矩阵、无线接入点使用情况矩阵和功率最优分配，带入效用函数进行计算，其中，所述效用函数表示为：其中，ηj,k表示APj到MCk的能量有效性。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，通过确定MCk与APj之间的信息传输速率rj,k，基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值，根据所得j值，将MCk应分配到相应的APj，即：MCk被被分配到的最佳APj，同时根据所得j值，更新移动终端关联矩阵xj,k和无线接入点使用情况矩阵yj；确定拉格朗日算子和根据得到的拉格朗日算子和对移动终端关联矩阵xj,k进行优化，i表示第i次迭代；确定用于功率最优分配的最佳步长u(i+1)，根据确定的最佳步长u(i+1)进行功率最优分配对pj,k进行优化，直到满足预设的收敛条件，确认达到最佳优化，结束迭代；将通过上述方法优化得到的移动终端关联矩阵、无线接入点使用情况矩阵和功率最优分配，带入效用函数进行计算，结果表明可以在不降低服务质量以及在考虑能源问题的前提下，实现经济效益与能量有效性的最大化，从而能够满足剧增的数据需求。附图说明图1为本专利技术实施例提供的5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的网络体系结构示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，包括：S1，初始化无线接入点及移动终端的参数，所述无线接入点配有缓存存储资源，所述参数包括：APj到MCk的发射功率pj,k，APj租赁成本bj，单位未命中缓存部分损失C，单位能量传输单位数据量的利润P，电路消耗功率pc；其中，APj表示第j无线接入点，MCk表示第k移动终端；S2，确定MCk与APj之间的信息传输速率rj,k，基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值，根据所得j值，将MCk应分配到相应的APj，同时根据所得j值，更新移动终端关联矩阵xj,k和无线接入点使用情况矩阵yj；S3，确定拉格朗日算子和根据得到的拉格朗日算子和对移动终端关联矩阵xj,k进行优化，i表示第i次迭代；S4，确定用于功率最优分配的最佳步长u(i+1)，根据确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，其特征在于，包括：S1，初始化无线接入点及移动终端的参数，所述无线接入点配有缓存存储资源，所述参数包括：APj到MCk的发射功率pj,k，APj租赁成本bj，单位未命中缓存部分损失C，单位能量传输单位数据量的利润P，电路消耗功率pc；其中，APj表示第j无线接入点，MCk表示第k移动终端；S2，确定MCk与APj之间的信息传输速率rj,k，基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值，根据所得j值，将MCk应分配到相应的APj，同时根据所得j值，更新移动终端关联矩阵xj,k和无线接入点使用情况矩阵yj；S3，确定拉格朗日算子λj

【技术特征摘要】
1.一种5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，其特征在于，包括：S1，初始化无线接入点及移动终端的参数，所述无线接入点配有缓存存储资源，所述参数包括：APj到MCk的发射功率pj,k，APj租赁成本bj，单位未命中缓存部分损失C，单位能量传输单位数据量的利润P，电路消耗功率pc；其中，APj表示第j无线接入点，MCk表示第k移动终端；S2，确定MCk与APj之间的信息传输速率rj,k，基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值，根据所得j值，将MCk应分配到相应的APj，同时根据所得j值，更新移动终端关联矩阵xj,k和无线接入点使用情况矩阵yj；S3，确定拉格朗日算子λj(i+1)和νk(i+1)，根据得到的拉格朗日算子λj(i+1)和νk(i+1)对移动终端关联矩阵xj,k进行优化，i表示第i次迭代；S4，确定用于功率最优分配的最佳步长u(i+1)，根据确定的最佳步长u(i+1)进行功率最优分配对pj,k进行优化；S5，根据优化后的pj,k迭代进入S2，重复S2到S4，直到满足预设的收敛条件，确认达到最佳优化，结束迭代。2.根据权利要求1所述的5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，其特征在于，在所述确定MCk与APj之间的信息传输速率rj,k，基于rj,k和初始化得到的参数，确定MCk的判决公式Hj,k取得最大值时的APj的j的取值，根据所得j值，将MCk应分配到相应的APj，同时根据所得j值，更新移动终端关联矩阵xj,k和无线接入点使用情况矩阵yj之前，所述方法还包括：确定任何两个无线接入点APi与APj之间的路损增益gi,j；确定每个AP的平均缓存命中率hj。3.根据权利要求2所述的5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，其特征在于，所述确定每个AP的平均缓存命中率hj包括：根据每个AP使用的缓存存储资源进行从高到低排序，所得的顺序数作为每个AP的流行度n；根据得到的每个AP的流行度n，利用Zipf离散分布模型的累积密度函数公式求得每个AP的平均缓存命中率hj。4.根据权利要求3所述的5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，其特征在于，所述平均缓存命中率hj表示为：其中，N表示AP的总数，α为预设的常数，i表示根据每个AP使用的缓存存储资源进行从高到低排序得到的顺序数，n表示顺序数为i的AP对应的流行度n。5.根据权利要求1所述的5G无线信息中心网络资源租赁的优化方法，其特征在于，所述信息传输速率rj,k表示为：rj,k＝log2(1+SINRj,k)其中，SINRj,k表示MCk从APj获得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海君，荣培杉，丁晔澎，刘仕博，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11