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专利号: 2019104463310
申请人: 北京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于边缘缓存的网络节能方法,其特征在于,包括:构建基于边缘缓存的目标网络模型,所述目标网络模型包括服务子模型、内容流行度子模型以及网络结构子模型;

基于所述目标网络模型,构建目标网络中网络运营商ISP的第一功耗模型以及内容提供商CP的第二功耗模型,并基于所述第一功耗模型和所述第二功耗模型,确定所述目标网络的网络功耗模型;

以所述目标网络的网络功耗最小为目标、以所述目标网络中边缘缓存单元中缓存的网络内容大小小于所述边缘缓存单元的容量为约束条件,确定所述网络功耗最小时所述边缘缓存单元内缓存的网络内容以及缓存的网络内容的数量;

所述服务子模型包括所述ISP、所述CP以及移动客户端MC;

所述内容流行度子模型基于齐普夫分布模型构建;

所述网络结构子模型在无线网络场景下构建,用于描述所述ISP、所述CP以及所述MC之间的连接关系;

所述第一功耗模型基于所述目标网络中的基站电源功耗、网络传输电源功耗以及边缘缓存单元电源功耗构建;

所述第二功耗模型基于所述CP的静态功耗和处理所述边缘缓存单元中未满足网络请求的网络内容的动态功耗构建;

所述目标为:

min(P1+P2)

所述约束条件为:

其中,P1为所述ISP的功耗,P2为所述CP的功耗,(P1+P2)为所述目标网络的网络功耗,F为所述目标网络中的网络内容的种类数量,N为所述目标网络中的基站数量,Xik为所述目标网k

络模型中第i个基站第k种网络内容对应的布尔变量,s为第k种网络内容的大小,Ci为第i个边缘缓存单元的容量,所述边缘缓存单元与所述目标网络中的基站一一对应,PBS,i为所述目标网络中第i个基站的电源功耗,P0为每个基站正常工作时的固有功耗,ΔP为所述目标网络中每个BS的斜率参数,用来指明BS流量负载对BS功耗的影响,Pt,i为所述目标网络中第i个基站的发射功耗;

g为每个基站的通道增益,B为目标网络的带宽,N0是目标网络的功率密度,k

与噪声有关;η为常数,与误码率相关; 是第i个基站中关于第k种网络内容的网络请求,s是第k种网络内容的大小;PT,i为所述目标网络中第i个基站的网络传输电源功耗, 为第i 个基站和网络内容源之间的平均跳数;

Pn为网络请求经过的网络节点的功率,Pl为网络链路功率,Pr表示缓存检索能力,PCa,i为所述目标网络中第i个基站的对应的边缘缓存单元的电源功耗;Ci为第i个基站的对应的边缘缓存单元的容量, 为功率效率参数;

PS为所述静态功耗, 为所述动态功耗,N为所述目标网络中的基站数量,F为所述目标网络中的网络内容的种类数量,Xik为所述目标网络模型中第i个基站第k种网络内容对应的布尔变量, 为所述目标网络中第i个基站中关于第k种网络内容的网络请求,PD为每个网络请求的平均检索功耗。

2.一种基于边缘缓存的网络节能系统,其特征在于,包括:网络模型构建模块,用于构建基于边缘缓存的目标网络模型,所述目标网络模型包括服务子模型、内容流行度子模型以及网络结构子模型;

功耗模型构建模块,用于基于所述目标网络模型,构建目标网络中网络运营商ISP的第一功耗模型以及内容提供商CP的第二功耗模型,并基于所述第一功耗模型和所述第二功耗模型,确定所述目标网络的网络功耗模型;

参数确定模块,用于以所述目标网络的网络功耗最小为目标、以所述目标网络中边缘缓存单元中缓存的网络内容大小小于所述边缘缓存单元的容量为约束条件,确定所述网络功耗最小时所述边缘缓存单元内缓存的网络内容以及缓存的网络内容的数量;

所述服务子模型包括所述ISP、所述CP以及移动客户端MC;

所述内容流行度子模型基于齐普夫分布模型构建;

所述网络结构子模型在无线网络场景下构建,用于描述所述ISP、所述CP以及所述MC之间的连接关系;

所述第一功耗模型基于所述目标网络中的基站电源功耗、网络传输电源功耗以及边缘缓存单元电源功耗构建;

所述第二功耗模型基于所述CP的静态功耗和处理所述边缘缓存单元中未满足网络请求的网络内容的动态功耗构建;

所述目标为:

min(P1+P2)

所述约束条件为:

其中,P1为所述ISP的功耗,P2为所述CP的功耗,(P1+P2)为所述目标网络的网络功耗,F为所述目标网络中的网络内容的种类数量,N为所述目标网络中的基站数量,Xik为所述目标网k

络模型中第i个基站第k种网络内容对应的布尔变量,s为第k种网络内容的大小,Ci为第i个边缘缓存单元的容量,所述边缘缓存单元与所述目标网络中的基站一一对应,PBS,i为所述目标网络中第i个基站的电源功耗,P0为每个基站正常工作时的固有功耗,ΔP为所述目标网络中每个BS的斜率参数,用来指明BS流量负载对BS功耗的影响,Pt,i为所述目标网络中第i个基站的发射功耗;

g为每个基站的通道增益,B为目标网络的带宽,N0是目标网络的功率密度,k

与噪声有关;η为常数,与误码率相关; 是第i个基站中关于第k种网络内容的网络请求,s是第k种网络内容的大小;PT,i为所述目标网络中第i个基站的网络传输电源功耗, 为第i个基站和网络内容源之间的平均跳数;

Pn为网络请求经过的网络节点的功率,Pl为网络链路功率,Pr表示缓存检索能力,PCa,i为所述目标网络中第i个基站的对应的边缘缓存单元的电源功耗;Ci为第i个基站的对应的边缘缓存单元的容量, 为功率效率参数;

PS为所述静态功耗, 为所述动态功耗,N为所述目标网络中的基站数量,F为所述目标网络中的网络内容的种类数量,Xik为所述目标网络模型中第i个基站第k种网络内容对应的布尔变量, 为所述目标网络中第i个基站中关于第k种网络内容的网络请求,PD为每个网络请求的平均检索功耗。

3.一种电子设备,其特征在于,包括:至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线;其中,所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信;

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令,以执行如权利要求1所述的基于边缘缓存的网络节能方法。

4.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1所述的基于边缘缓存的网络节能方法。