缓存增强型密集小蜂窝网络的能耗与时延优化

在小型基站(SBSs)中缓存热门文件已被证明是缓解密集小蜂窝网络(DSCNs)回程链路带宽压力的有效途径。现有许多关于缓存增强型DSCNs的研究试图通过优化端到端文件传输时延来改善用户体验。然而,在文件(如视频文件)具有多样化服务质量需求的实际场景中,从网络角度也应关注SBSs的能耗。本文试图优化缓存增强型DSCNs中的这两项关键指标。首先,我们将能耗-时延优化问题建模为一个混合整数规划(MIP)问题,其中联合考虑了文件放置、用户关联与功率控制。为刻画能耗与端到端文件传输时延之间的权衡关系,采用线性组合这两项指标的效用函数作为优化问题的目标函数。接着,基于缓存在非高峰时段执行的观察,我们将问题分为缓存阶段与传输阶段两阶段求解。在缓存阶段,通过估计各SBS处的用户偏好,提出一种本地热门文件放置策略。在传输阶段,给定SBSs的缓存状态,利用Benders分解方法对MIP问题进一步分解,并提出一种高效算法,通过迭代缩小上下界间隙来逼近最优关联与功率解。最后,通过扩展仿真验证我们的分析与算法工作。结果表明,所提算法能够在能耗与端到端文件传输时延之间实现最优权衡。