無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)能耗友好型推送技術(shù)研究

姚蘇洋，丁良輝，楊　峰，錢　良，何大治

(上海交通大學(xué) 未來(lái)媒體網(wǎng)絡(luò)協(xié)同創(chuàng)新中心國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)能耗友好型推送技術(shù)研究

姚蘇洋，丁良輝，楊峰，錢良，何大治

(上海交通大學(xué) 未來(lái)媒體網(wǎng)絡(luò)協(xié)同創(chuàng)新中心國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

摘要:為無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)建立一個(gè)考慮用戶能耗的內(nèi)容推送模型，并提出接收內(nèi)容的能耗模型。在廣播網(wǎng)下，每一個(gè)用戶結(jié)合自己所具備的剩余電量以及用戶的緩存空間限制，選擇性地接收并緩存部分推送內(nèi)容。在蜂窩網(wǎng)下，希望用戶設(shè)備的使用時(shí)長(zhǎng)最大。用戶會(huì)以一定的概率接入訪問(wèn)內(nèi)容，已緩存內(nèi)容和從蜂窩網(wǎng)請(qǐng)求內(nèi)容的觀看時(shí)間與耗電將會(huì)被分析。仿真結(jié)果表明，通常，廣播網(wǎng)推送能耗占現(xiàn)有電量比例為20%～40%之間可使設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)最大，這個(gè)比例因子還會(huì)隨著廣播網(wǎng)速率的增大而增大，當(dāng)廣播網(wǎng)速率提高到一定程度后，最優(yōu)比例因子將趨于穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞:無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)；推送；能耗友好型

在由廣播網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)組成的無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)中，電量損耗已經(jīng)成為影響移動(dòng)環(huán)境下用戶體驗(yàn)非常重要的因素。

關(guān)于無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)的推送方案和移動(dòng)設(shè)備的電量損耗問(wèn)題已經(jīng)分別有研究。K.Wang為無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型，并且考慮了多媒體內(nèi)容的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)特性，分析了用戶行為[1]。Yang C，Chen Z和Yao Y分析了異構(gòu)融合網(wǎng)下基站的能量損耗以及用戶緩存，但是用戶的能量損耗卻未考慮[2]。但是，目前仍然沒(méi)有將這兩者進(jìn)行結(jié)合討論的課題研究。因此，在本文中建立了一個(gè)考慮移動(dòng)設(shè)備能耗的系統(tǒng)模型，并且提出一個(gè)推送方案。本文的貢獻(xiàn)主要有：

1)考慮能耗的無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)系統(tǒng)模型：建立了一個(gè)同時(shí)考慮移動(dòng)設(shè)備能量和緩存空間的內(nèi)容推送模型，定量地給出了廣播推送以及發(fā)起蜂窩網(wǎng)請(qǐng)求時(shí)的移動(dòng)設(shè)備能耗損失。

2)選擇性接收：提出了最大化用戶設(shè)備的使用時(shí)長(zhǎng)的目標(biāo)函數(shù)。在系統(tǒng)性能和移動(dòng)設(shè)備能耗之間尋求平衡，延長(zhǎng)設(shè)備使用時(shí)間。與之前的研究[1-8]不同，用戶可以根據(jù)現(xiàn)有電量選擇性地接收內(nèi)容。

1系統(tǒng)模型

無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)的系統(tǒng)模型如圖1所示，主要包括3個(gè)部分：內(nèi)容集合、調(diào)度中心和用戶設(shè)備。所有可用的內(nèi)容都在內(nèi)容集合中，然后調(diào)度中心會(huì)根據(jù)特定的推送方案從內(nèi)容集合中選出一部分內(nèi)容，通過(guò)廣播網(wǎng)將這些內(nèi)容提前推送給用戶，用戶會(huì)將這些內(nèi)容緩存在移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)空間中。系統(tǒng)模型中所有的模塊大致可分為兩類。第一類是常規(guī)的融合網(wǎng)模型部分，這些已經(jīng)在文獻(xiàn)[1]中詳細(xì)闡述。第二類是能耗模型部分。

圖1　無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)的系統(tǒng)模型

1.1常規(guī)的推送模型

一般的，無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)下的推送及接收大致分為兩個(gè)階段。第一階段是廣播網(wǎng)推送階段。調(diào)度中心負(fù)責(zé)從內(nèi)容集合中按照特定的算法選出一部分內(nèi)容，然后這些被選中的內(nèi)容將通過(guò)廣播網(wǎng)發(fā)給用戶，并且被具有有限緩存空間的用戶設(shè)備預(yù)存起來(lái)。第二階段是蜂窩網(wǎng)請(qǐng)求階段。當(dāng)用戶請(qǐng)求內(nèi)容的時(shí)候，如果內(nèi)容已經(jīng)被緩存在本地，可以即時(shí)滿足需求，減少網(wǎng)絡(luò)擁堵率。如果請(qǐng)求內(nèi)容不在本地緩存，將通過(guò)蜂窩網(wǎng)進(jìn)行傳輸。下面列出了其涉及到的主要參數(shù)：

Rb(Mbit/s)為無(wú)線廣播信道傳輸速率。

Rc(Mbit/s)為無(wú)線蜂窩子信道傳輸速率。

N為蜂窩網(wǎng)子信道數(shù)目。

Nu為融合網(wǎng)下的用戶數(shù)。

i為內(nèi)容的序號(hào)。

M為內(nèi)容的總數(shù)。

S為融合網(wǎng)中的所有用戶具備相同的存儲(chǔ)空間。

Pi為內(nèi)容項(xiàng)i的流行度，定義為內(nèi)容項(xiàng)i的接入概率。通常，我們假設(shè)內(nèi)容的流行度在有效期內(nèi)是常數(shù)，并且用參數(shù)為α的Zipf分布來(lái)描述[8]，即

(1)

式中：α為Zipf分布的參數(shù)，反映了流行度集中的程度。α=0表示所有內(nèi)容的流行度相同；當(dāng)α越大，流行度越集中。

Si為內(nèi)容項(xiàng)i的大小。一般的，它是參數(shù)為λs的指數(shù)隨機(jī)分布[1]。

λs為內(nèi)容大小滿足指數(shù)隨機(jī)分布的參數(shù)。因此，內(nèi)容項(xiàng)的平均大小為1/λs。

1.2能耗模型

假設(shè)所有用戶設(shè)備在充滿電時(shí)具有相同的總能量E，并用Ej表示第j個(gè)用戶的設(shè)備剩余能量。接下來(lái)將會(huì)提出一個(gè)能耗模型來(lái)描述傳輸內(nèi)容項(xiàng)i給用戶j的能量損失。

通常，內(nèi)容傳輸過(guò)程中的能量損耗和用戶設(shè)備處于接收狀態(tài)的時(shí)長(zhǎng)呈正相關(guān)。另外，能耗還與用戶設(shè)備忙閑切換的頻率直接相關(guān)[7]。用Eij表示用戶j在接收內(nèi)容i時(shí)的能耗，可得到

(2)

式中：ξij代表了單位傳輸時(shí)間內(nèi)的能耗，ψij代表單位切換頻率的能耗；Si和Fij分別代表內(nèi)容i的大小和接收內(nèi)容i時(shí)的忙閑切換頻率。注意到傳輸過(guò)程中因Fij而造成的能耗與Si相比可忽略不計(jì)。在本文接下來(lái)的討論中認(rèn)為內(nèi)容i推送過(guò)程中的能耗僅由Si決定，所以式(2)變?yōu)?/p>

(3)

接下來(lái)進(jìn)一步分析ξij的取值。文獻(xiàn)[9]通過(guò)實(shí)驗(yàn)指出，對(duì)于特定的設(shè)備，電量損耗速率與接收速率呈線性關(guān)系。另外，不同的設(shè)備即使以相同速率緩存相同的內(nèi)容，消耗的電量也會(huì)不同。因此，用εR和εj分別表示速率和設(shè)備的影響因子。因此可得到

ξij=εj(εR·Rb+γ)

(4)

式中：εR，γ是常數(shù)。對(duì)于特定設(shè)備εj也將保持不變。將式(4)代入式(3)可得

(5)

假設(shè)推送的內(nèi)容集合為Mp={C1,C2,…,Ckp}，可得到用戶j在接收推送內(nèi)容過(guò)程中總的能量損耗為

(6)

將式(5)代入式(6)可得

(7)

2能耗友好型推送方案

在流行度最大化推送方案基礎(chǔ)上提出一個(gè)考慮能耗的改進(jìn)推送方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)最大。

2.1最大化流行度推送方案

在常規(guī)推送方案中[1-8]，相同的內(nèi)容被推送給所有用戶，然后用戶將內(nèi)容緩存到本地存儲(chǔ)空間。一種經(jīng)典的目標(biāo)函數(shù)是最大化緩存內(nèi)容的流行度之和[1]，即

(8)

式中：xi=1表示內(nèi)容i被選擇推送給用戶，并緩存在用戶存儲(chǔ)中；否則，xi=0。

上面的表達(dá)式中，并沒(méi)有考慮每個(gè)用戶的設(shè)備能耗。當(dāng)將不同用戶的不同剩余電量納入考慮時(shí)，問(wèn)題將變得復(fù)雜。對(duì)于電量很少的用戶，不能接收太多緩存內(nèi)容，希望只有部分內(nèi)容被推送。然而，電量充裕的用戶卻希望接收更多的推送內(nèi)容。為了解決這個(gè)矛盾，本文為用戶提出選擇性接收的方案。

2.2選擇性接收方案

在本節(jié)中，當(dāng)廣播推送內(nèi)容給用戶設(shè)備時(shí)，與常規(guī)的推送方案中所有用戶接收完全相同的內(nèi)容不同，用戶會(huì)根據(jù)現(xiàn)有電量不同，選擇緩存不同的內(nèi)容。用E表示用戶設(shè)備充滿電時(shí)能量。用戶j設(shè)備現(xiàn)有電量是一個(gè)0～E間均勻隨機(jī)分布的變量，用Ej表示，占總電量的比例為

(9)

顯然將所有電量用于接收推送內(nèi)容是不合理的。引入變量α2表示廣播網(wǎng)推送的耗電量占現(xiàn)有電量Ej的比例，令Eb表示廣播網(wǎng)推送的耗電，有

Eb=α2Ej=α1α2E

(10)

上面表達(dá)式中的α1是滿電量的絕對(duì)比例，α2是當(dāng)前電量的相對(duì)比例。

2.2.1廣播網(wǎng)推送能耗模型

廣播網(wǎng)推送時(shí)，對(duì)于用戶j通常有兩個(gè)限制：有限存儲(chǔ)和有限剩余電量。

第一個(gè)限制，推送的內(nèi)容大小之和不能大于用戶的緩存空間大小S，即

(11)

式中：Xij=1表示第i個(gè)內(nèi)容被推送且緩存在用戶j的設(shè)備中；否則Xij=0。

第二個(gè)限制，必須保證廣播網(wǎng)推送過(guò)程中造成的耗電不能大于Eb，即

?j∈{1,2,…,Nu}

(12)

因此，在常規(guī)的推送方案中考慮用戶能耗因素后，式(8)可修正為

(13)

(14)

由式(14)得

?j∈{1,2,…,Nu}

(15)

現(xiàn)在，廣播網(wǎng)推送階段可如下描述：在所有緩存內(nèi)容大小總和有上限的情況下，最大化緩存內(nèi)容的流行度總和。這是NP-hard問(wèn)題，可用貪心算法解決，引入權(quán)重wi=Pi/Si表示單位大小的內(nèi)容所能獲得的流行度。將所有內(nèi)容按照wi從大到小排序，依次推送。用戶j根據(jù)自己的設(shè)備能量α1E以及存儲(chǔ)空間S共同決定了α2，選擇性地接收部分推送內(nèi)容，直到達(dá)到限制條件(15)為止。通過(guò)以上方式，可得到目標(biāo)(13)下近似最優(yōu)解?？梢?jiàn)參數(shù)α2限制了移動(dòng)設(shè)備接收內(nèi)容的程度。

經(jīng)過(guò)以上廣播網(wǎng)推送階段，將得到已經(jīng)推送并且緩存在用戶j中的內(nèi)容集合Mp，剩余的存儲(chǔ)空間Sre以及剩余的電量Ere。

2.2.2蜂窩網(wǎng)請(qǐng)求階段能耗分析

本文的目標(biāo)是最大化用戶設(shè)備的使用時(shí)長(zhǎng)，即蜂窩階段用戶設(shè)備的觀看內(nèi)容時(shí)間。設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)由兩部分組成：觀看已經(jīng)緩存內(nèi)容的時(shí)長(zhǎng)t1，通過(guò)蜂窩網(wǎng)請(qǐng)求新的內(nèi)容并觀看的時(shí)長(zhǎng)t2。

用戶j此階段開(kāi)始時(shí)剩余電量是Ere。通常，用戶觀看視頻內(nèi)容的概率可以合理地認(rèn)為是與剩余電量呈正相關(guān)。剩余電量越多，用戶越有可能看視頻。令用戶接入視頻的概率Pac，則有

Pac=kEre

(16)

式中：k為常數(shù)。因此，蜂窩網(wǎng)階段用戶設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)的期望t是

t=Pac(t1+t2)

(17)

令Yij=1表示用戶j想要看第i個(gè)內(nèi)容。對(duì)于已經(jīng)緩存的內(nèi)容，令單位大小的內(nèi)容能觀看的時(shí)長(zhǎng)為ts，單位大小的內(nèi)容耗電為Es，即

(18)

(19)

另外，和廣播網(wǎng)階段一樣，需要考慮兩個(gè)限制條件。第一是內(nèi)容大小的限制，即

(20)

第二是能耗的限制，即

(21)

因此，最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)及限制條件為

s.t.

(22)

?j∈{1,2,…,Nu}，

Xij∈{0,1}

(23)

2.3最優(yōu)α2分析

按照貪心算法的思想，原內(nèi)容集合C={C1,C2,…,CM}，按照每個(gè)內(nèi)容的wi=Pi/Si進(jìn)行降序排序后得到C′={C1′,C2′,…,CM′}。令C中內(nèi)容下標(biāo)i的內(nèi)容對(duì)應(yīng)排序后C′中下標(biāo)為Φ(i)的內(nèi)容。對(duì)內(nèi)容集合C′依次進(jìn)行推送，直到達(dá)到限制條件(15)，得到C′的一個(gè)子集C″，即為Mp。令I(lǐng)表示C″中最大的下標(biāo)，有

Mp=C″={C1′,C2′,…,CI′}

(24)

用戶觀看內(nèi)容i的概率服從一定的概率分布Pi。用戶訪問(wèn)的內(nèi)容i已經(jīng)被推送且緩存在本地的概率Pc1為

(25)

用戶訪問(wèn)的內(nèi)容不在緩存內(nèi)，需要從蜂窩網(wǎng)發(fā)起請(qǐng)求的概率Pc2為

(26)

為了突出能耗的研究，主要考慮用戶的能耗制約時(shí)，即S相對(duì)較大時(shí)，式(15)可化簡(jiǎn)為

(27)

且有

Ere=(1-α2)α1E

(28)

已緩存內(nèi)容的總大小Sa近似為

(29)

已緩存內(nèi)容能觀看的時(shí)長(zhǎng)期望是

t1=Pc1Sats

(30)

已緩存內(nèi)容的耗電期望為

Ea=Pc1SaEs

(31)

用于蜂窩網(wǎng)獲取內(nèi)容的能量的期望是

Ec=Ere-Ea

(32)

蜂窩網(wǎng)接收的內(nèi)容大小期望是

(33)

當(dāng)蜂窩網(wǎng)下載耗時(shí)和觀看時(shí)長(zhǎng)相差不大時(shí)，蜂窩網(wǎng)接收的內(nèi)容觀看時(shí)長(zhǎng)期望近似表示為

t2=Pc2Scts

(34)

將式(16),(25)～(34)代入式(17)，化簡(jiǎn)得

(35)

其中

m1=kα1E

(36)

(37)

(38)

式(35)是關(guān)于α2的二次函數(shù)，其極點(diǎn)為

(39)

式(39)是一個(gè)理論上近似最優(yōu)解滿足的關(guān)系式，它與廣播網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率Rb、蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率Rc以及內(nèi)容流行度等屬性都相關(guān)。

當(dāng)α2很小時(shí)，由式(15)知，推送內(nèi)容的上限將很低，因此廣播網(wǎng)推送的內(nèi)容Mp會(huì)少，推送消耗的能量很少。但是在蜂窩網(wǎng)階段，用戶看的內(nèi)容將幾乎都從蜂窩網(wǎng)獲取，耗電較快，設(shè)備使用時(shí)間短；另一方面，當(dāng)α2太大時(shí)，即用戶設(shè)備的電量將主要用來(lái)接收廣播網(wǎng)推送的內(nèi)容，剩余電量Ere少了，而且甚至可能出現(xiàn)剩余電量觀看已緩存內(nèi)容都不夠的情況。因此，針對(duì)用戶現(xiàn)有電量α1E將存在最優(yōu)的α2，使得f最大。

3數(shù)值仿真結(jié)果

在本節(jié)中將給出能耗友好型的推送方案的數(shù)值仿真結(jié)果，默認(rèn)的參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1默認(rèn)參數(shù)設(shè)置

參數(shù)默認(rèn)值廣播網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率(Rb)5Mbit/s蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率(Rc)1Mbit/s用戶緩存空間(S)120Gbit內(nèi)容數(shù)(M)500Zipf常數(shù)(α)0.5內(nèi)容大小參數(shù)(λs)1/120content/Mbit充滿電時(shí)用戶能量E36kJ接收數(shù)據(jù)率的電量損耗系數(shù)εR0.5J/Mbit接收數(shù)據(jù)率的電量損耗常量γ3J緩存內(nèi)容的能耗系數(shù)Es0.2J/Mbit緩存內(nèi)容的時(shí)間系數(shù)ts5min/Mbit

3.1α2和Rb對(duì)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t的影響

圖2顯示了當(dāng)用戶設(shè)備能量初始值為E的80%時(shí)，t與α2以及Rb之間的關(guān)系。

圖2　α1=0.8時(shí)，移動(dòng)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t與α2，Rb的關(guān)系

正如圖2所示，總體上，設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t隨著α2的增大而先增大后減小，設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t與Rb一直呈正相關(guān)關(guān)系。

當(dāng)α1=80%時(shí)，t與α2的關(guān)系如圖3所示。對(duì)于不同的Rb均存在最優(yōu)的α2。例如，當(dāng)Rb為25 Mbit/s時(shí)，α2=0.4，即由廣播網(wǎng)推送所損耗的電量占現(xiàn)有電量的相對(duì)比例為40%時(shí)，占總電量E的絕對(duì)比例為32%時(shí)，可使設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t最大。另外，當(dāng)α2=0時(shí)所有曲線重合一點(diǎn)，由式(15)知此時(shí)廣播網(wǎng)并沒(méi)有推送，所有內(nèi)容都將從蜂窩網(wǎng)獲取，因此Rb沒(méi)有影響。當(dāng)α2=1時(shí)，此時(shí)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)最低為0。這是因?yàn)榇藭r(shí)用戶所有電量都用于接收推送內(nèi)容，沒(méi)有剩余能量觀看緩存內(nèi)容或請(qǐng)求新內(nèi)容。

圖3　α1=0.8時(shí)，移動(dòng)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t與α2的關(guān)系

圖4顯示了t與Rb的關(guān)系。由圖4可知，當(dāng)α2≤0.7時(shí)，t隨著Rb變大而變大。當(dāng)α2太大的時(shí)候，情況出現(xiàn)不同。α2=0.8時(shí)，t先隨Rb增大而增大；α2=0.9時(shí)，Rb對(duì)t幾乎失去影響。這是因?yàn)棣?很大時(shí)，推送過(guò)多，剩余電量幾乎全用于觀看已緩存內(nèi)容，時(shí)間趨于固定。

圖4　α1=0.8時(shí)，移動(dòng)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t與Rb的關(guān)系

3.2α1對(duì)最優(yōu)α2和設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t的影響

圖5中顯示了不同α1下所繪出的t和α2，Rb的關(guān)系?？梢钥吹?，對(duì)于不同α1E，t與α2的關(guān)系都是類似的，均呈先增加后減小的趨勢(shì)。針對(duì)不同的α1，最優(yōu)α2的取值變化不大。這可以從式(39)得到解釋，α1的影響得到了抵消。這說(shuō)明雖然絕對(duì)比例α1不同，但是表示當(dāng)前電量的相對(duì)比例α2的最優(yōu)值應(yīng)該基本維持不變的。

在圖6中詳細(xì)顯示了設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t與用戶現(xiàn)有電量α1以及推送參數(shù)α2的關(guān)系。隨著α1的變大，t變大的幅度更大。比如α1=0.4時(shí)的最大設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)大約是α1=0.2時(shí)的388%。這可由式(35)得到解釋，

圖5　不同α1下，移動(dòng)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t與α2，Rb的關(guān)系圖

圖6　Rb=5 Mbit/s時(shí)，設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)t在不同α1時(shí)與α2的關(guān)系

3.3γ，Rb對(duì)最優(yōu)α2取值的影響

如圖7所示，最優(yōu)α2的取值隨著γ的增大而增大。但是當(dāng)γ較小時(shí)(γ≤4)，γ對(duì)最優(yōu)α2取值的影響較為明顯。比如當(dāng)Rb=5 Mbit/s時(shí)，γ=4時(shí)最優(yōu)α2約為0.365，比γ=1時(shí)最優(yōu)α2=0.02高出17倍。但是隨著γ的繼續(xù)增大，γ對(duì)最優(yōu)α2取值的影響變小，最后會(huì)趨于穩(wěn)定。

圖7　最優(yōu)α2與γ的關(guān)系

圖8　最優(yōu)α2與Rb關(guān)系

圖8中顯示的是廣播網(wǎng)傳輸速率對(duì)最優(yōu)α2的影響。由圖8可知，最優(yōu)α2將隨著Rb的增大而增大，但是增大的幅度將會(huì)越來(lái)越小，α2最終趨于常數(shù)。另外，觀察到在γ為3的情況下，仿真得到的最優(yōu)α2與理論結(jié)果十分相近。

4小結(jié)

本文研究了在考慮能耗情況時(shí)的無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)下的推送方案，來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)備的使用時(shí)長(zhǎng)最大化。為無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)建立了一個(gè)考慮用戶端能耗的系統(tǒng)模型，并為用戶接收特定內(nèi)容的能耗進(jìn)行了數(shù)學(xué)量化，接著推導(dǎo)出無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)下移動(dòng)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)的數(shù)學(xué)期望的表達(dá)式。然后提出了用戶根據(jù)現(xiàn)有剩余電量和緩存空間限制來(lái)選擇性接收廣播網(wǎng)推送內(nèi)容的方案。最后給出在不同廣播網(wǎng)傳輸速率Rb和設(shè)備剩余電量α1E時(shí)，以及不同的能耗參數(shù)γ等情況下，為了最大化無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)下移動(dòng)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)，廣播網(wǎng)推送內(nèi)容時(shí)消耗的能量占現(xiàn)有能量的比例因子α2的值?？傮w上α2為20%～40%之間可使移動(dòng)設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)最大。

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姚蘇洋(1990— )，碩士生，主研無(wú)線通信；

丁良輝(1981— )，助理研究員，主研無(wú)線通信；

楊峰(1978— )，副研究員，主研無(wú)線通信；

錢良(1974— )，副教授，主研無(wú)線通信；

何大治(1977— )，助理研究員，主研數(shù)字電視。

責(zé)任編輯：薛京

Energy-aware pushing schemes in wireless converged network

YAO Suyang, DING Lianghui, YANG Feng, QIAN Liang, HE Dazhi

(StateKeyLaboratoryofCooperativeMedianetInnovationCenter,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China)

Abstract:An energy-aware content-pushing system model for the converged network and an energy model for receiving contents is established. Selective receiving is adopted according to the user residual energy and storage in broadcasting. In cellular, maximizing the equipment use time is the goal. Users will access the contents at certain probability, and the time and energy consumption of request or watching contents is analyzed. Numerical results show that the equipment use time can be achieved largest when energy consumption of pushing contents in broadcasting is about 20%-40% of residual energy, and this parameter becomes larger as the broadcast data rate goes up. If the broadcast data rate becomes large enough, the best parameter is almost stable.

Key words:wireless converged network; pushing; Energy-Aware

中圖分類號(hào)：TN934

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

DOI：10.16280/j.videoe.2016.06.022

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61301117；61420106008)

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015-11-26

文獻(xiàn)引用格式：姚蘇洋，丁良輝，楊峰，等. 無(wú)線異構(gòu)融合網(wǎng)能耗友好型推送技術(shù)研究[J]. 電視技術(shù)，2016，40(6)：120-126.

YAO S Y, DING L H, YANG F, et al. Energy-aware pushing schemes in wireless converged network[J]. Video engineering，2016，40(6)：120-126.