基于協(xié)同通信的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
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1.2 同構廣域與局域網(wǎng)絡(luò )的協(xié)同覆蓋
無(wú)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)中，廣域和局域覆蓋有著(zhù)不同的功能，共同實(shí)現整個(gè)目標服務(wù)區域的無(wú)縫覆蓋。局域覆蓋的出現是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )蓬勃發(fā)展的結果。網(wǎng)絡(luò )早期的鋪設，重心在于解決室外覆蓋存在的問(wèn)題。隨著(zhù)多年來(lái)網(wǎng)絡(luò )規劃、優(yōu)化能力的提高，室外覆蓋中容易出現的問(wèn)題都已基本解決，而室內覆蓋的問(wèn)題越來(lái)越突出。
當前實(shí)現室內覆蓋的方法為：由室外宏蜂窩同時(shí)提供覆蓋區域內的室內覆蓋，在話(huà)務(wù)量集中的地方，設置室內微蜂窩，同時(shí)解決覆蓋和容量問(wèn)題。微蜂窩有很多特點(diǎn)，如覆蓋半徑小、發(fā)射功率較小、基站天線(xiàn)置于相對低的地方等，而且微蜂窩信號傳播主要沿著(zhù)視線(xiàn)進(jìn)行，衰減小，此外微蜂窩組網(wǎng)也比較簡(jiǎn)單。正是由于微蜂窩有著(zhù)這些特點(diǎn)，為了滿(mǎn)足用戶(hù)需求，運營(yíng)商建設了大量的微蜂窩基站，帶來(lái)了大量的電量消耗，造成大量的溫室氣體CO2的排放。因此研究廣域、局域網(wǎng)絡(luò )協(xié)同覆蓋技術(shù)，具有重要的價(jià)值。
1.3 協(xié)同覆蓋綠色技術(shù)
基于以上介紹可以知道，當前中國通信行業(yè)多網(wǎng)共存的局面已經(jīng)形成。而通信行業(yè)的能耗巨大，也已經(jīng)引起各方面的重視[8]，是當前亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。綠色通信是當前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。當前無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)重復建設帶來(lái)的資源浪費、環(huán)境污染和電磁環(huán)境惡化等問(wèn)題，都需要綠色通信技術(shù)予以解決。
注意到當前各種基站的固定能耗較大(能耗基本占基站滿(mǎn)負荷運行時(shí)能耗的一半以上)，設計新的綠色節能技術(shù)以節省這部分能耗，對無(wú)線(xiàn)通信系統的節能有著(zhù)重要意義?；诖?，本文并不研究低層的具體技術(shù)以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的協(xié)同工作，而是從網(wǎng)絡(luò )高層進(jìn)行考慮，研究如何在協(xié)同覆蓋的前提下，通過(guò)一定的策略調配不同網(wǎng)絡(luò )下的用戶(hù)，并關(guān)掉部分網(wǎng)絡(luò )的基站以節省固定能耗，使同一區域共同存在的多種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的總體服務(wù)能力與該區域中用戶(hù)的總體服務(wù)需求相匹配，在滿(mǎn)足 QoS要求的前提下，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )整體能耗的降低。核心思想是：在同一覆蓋區域，如果某種網(wǎng)絡(luò )能效高的基站有多余的服務(wù)能力為其他網(wǎng)絡(luò )能效低的基站下的用戶(hù)服務(wù)，可以選擇關(guān)掉能效低的基站，從而實(shí)現整體上的節能，并同時(shí)達到保障服務(wù)質(zhì)量的目的。
對區域中S中的所有基站進(jìn)行搜索，將其服務(wù)能力與用戶(hù)需求進(jìn)行匹配，在保證用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，關(guān)掉能效較低的基站。根據最終匹配的結果，計算區域S中網(wǎng)絡(luò )總能耗區域S內無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )為Wn，其中n=1,2,…,N代表網(wǎng)絡(luò )標號;無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )Wn下每個(gè)基站的固定能耗相同，均為Jn (焦耳);無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )Wn對用戶(hù)進(jìn)行服務(wù)時(shí)，給用戶(hù)交互每比特耗能Mn (焦耳/比特);無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )Wn下的基站集合為{Bnj}，其中j =1,2,…,N;無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )Wn下的用戶(hù)集合為{Unk}，其中k=1,2,…,N;無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )Wn的第j個(gè)用戶(hù)的需求為D(Unk);同種基站的服務(wù)能力完全相同。
2 異構網(wǎng)絡(luò )協(xié)同覆蓋的仿真及結果分析
為分析基于協(xié)同覆蓋的綠色網(wǎng)絡(luò )技術(shù)對網(wǎng)絡(luò )能效比和對用戶(hù)的服務(wù)能力的提升程度，本節對兩異構網(wǎng)絡(luò )協(xié)同覆蓋的情況進(jìn)行仿真。由于同構網(wǎng)絡(luò )與異構網(wǎng)絡(luò )只是在基站之間交互信令時(shí)有區別，因此本節的仿真結果也同樣適用于同構網(wǎng)絡(luò )。
2.1 仿真條件
在歸一化面積為1的正方形區域S中，存在蜂窩網(wǎng)A，以及其他短距離網(wǎng)絡(luò )B。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假定：
(1)A的基站100個(gè)，均勻分布于區域S中;B的基站100個(gè)存在于隨機選定的位置上。
(2)A網(wǎng)絡(luò )下的所有基站性能指標完全相同，B網(wǎng)絡(luò )下也如此。A網(wǎng)絡(luò )中基站所能同時(shí)服務(wù)的用戶(hù)數依次為40，B網(wǎng)絡(luò )下基站同時(shí)服務(wù)的用戶(hù)數為10。
技術(shù)分類(lèi)： 通信 | 2010-12-21
中興通訊技術(shù) 張武雄 胡宏林 楊
(3)A網(wǎng)絡(luò )中單個(gè)基站在無(wú)用戶(hù)接入時(shí)的固定能耗歸一化為2，B網(wǎng)絡(luò )的單個(gè)基站固定能耗歸一化為1。
(4)A網(wǎng)絡(luò )中單個(gè)基站對每個(gè)用戶(hù)進(jìn)行服務(wù)時(shí)的邊際能耗(即每增加一個(gè)用戶(hù)后增加的能耗)歸一化為0.04，B中單個(gè)基站對每個(gè)用戶(hù)進(jìn)行服務(wù)時(shí)的邊際能耗歸一化為0.02。
(5)區域S中，A網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)數依次為3 000個(gè)，B網(wǎng)絡(luò )中為1 000個(gè)。用戶(hù)位置均服從正態(tài)分布。
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