基于協(xié)同通信的無線網(wǎng)絡技術
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1.2 同構廣域與局域網(wǎng)絡的協(xié)同覆蓋
無線蜂窩網(wǎng)中，廣域和局域覆蓋有著不同的功能，共同實現(xiàn)整個目標服務區(qū)域的無縫覆蓋。局域覆蓋的出現(xiàn)是無線網(wǎng)絡蓬勃發(fā)展的結果。網(wǎng)絡早期的鋪設，重心在于解決室外覆蓋存在的問題。隨著多年來網(wǎng)絡規(guī)劃、優(yōu)化能力的提高，室外覆蓋中容易出現(xiàn)的問題都已基本解決，而室內覆蓋的問題越來越突出。
當前實現(xiàn)室內覆蓋的方法為：由室外宏蜂窩同時提供覆蓋區(qū)域內的室內覆蓋，在話務量集中的地方，設置室內微蜂窩，同時解決覆蓋和容量問題。微蜂窩有很多特點，如覆蓋半徑小、發(fā)射功率較小、基站天線置于相對低的地方等，而且微蜂窩信號傳播主要沿著視線進行，衰減小，此外微蜂窩組網(wǎng)也比較簡單。正是由于微蜂窩有著這些特點，為了滿足用戶需求，運營商建設了大量的微蜂窩基站，帶來了大量的電量消耗，造成大量的溫室氣體CO2的排放。因此研究廣域、局域網(wǎng)絡協(xié)同覆蓋技術，具有重要的價值。
1.3 協(xié)同覆蓋綠色技術
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問題。綠色通信是當前研究的一個熱點。當前無線通信網(wǎng)重復建設帶來的資源浪費、環(huán)境污染和電磁環(huán)境惡化等問題，都需要綠色通信技術予以解決。
注意到當前各種基站的固定能耗較大(能耗基本占基站滿負荷運行時能耗的一半以上)，設計新的綠色節(jié)能技術以節(jié)省這部分能耗，對無線通信系統(tǒng)的節(jié)能有著重要意義?；诖?，本文并不研究低層的具體技術以實現(xiàn)網(wǎng)絡的協(xié)同工作，而是從網(wǎng)絡高層進行考慮，研究如何在協(xié)同覆蓋的前提下，通過一定的策略調配不同網(wǎng)絡下的用戶，并關掉部分網(wǎng)絡的基站以節(jié)省固定能耗，使同一區(qū)域共同存在的多種無線網(wǎng)絡的總體服務能力與該區(qū)域中用戶的總體服務需求相匹配，在滿足 QoS要求的前提下，實現(xiàn)網(wǎng)絡整體能耗的降低。核心思想是：在同一覆蓋區(qū)域，如果某種網(wǎng)絡能效高的基站有多余的服務能力為其他網(wǎng)絡能效低的基站下的用戶服務，可以選擇關掉能效低的基站，從而實現(xiàn)整體上的節(jié)能，并同時達到保障服務質量的目的。
對區(qū)域中S中的所有基站進行搜索，將其服務能力與用戶需求進行匹配，在保證用戶服務質量的同時，關掉能效較低的基站。根據(jù)最終匹配的結果，計算區(qū)域S中網(wǎng)絡總能耗區(qū)域S內無線網(wǎng)絡為Wn，其中n=1,2,…,N代表網(wǎng)絡標號;無線網(wǎng)絡Wn下每個基站的固定能耗相同，均為Jn (焦耳);無線網(wǎng)絡Wn對用戶進行服務時，給用戶交互每比特耗能Mn (焦耳/比特);無線網(wǎng)絡Wn下的基站集合為{Bnj}，其中j =1,2,…,N;無線網(wǎng)絡Wn下的用戶集合為{Unk}，其中k=1,2,…,N;無線網(wǎng)絡Wn的第j個用戶的需求為D(Unk);同種基站的服務能力完全相同。
2 異構網(wǎng)絡協(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)絡技術對網(wǎng)絡能效比和對用戶的服務能力的提升程度，本節(jié)對兩異構網(wǎng)絡協(xié)同覆蓋的情況進行仿真。由于同構網(wǎng)絡與異構網(wǎng)絡只是在基站之間交互信令時有區(qū)別，因此本節(jié)的仿真結果也同樣適用于同構網(wǎng)絡。
2.1 仿真條件
在歸一化面積為1的正方形區(qū)域S中，存在蜂窩網(wǎng)A，以及其他短距離網(wǎng)絡B。為簡單起見，假定：
(1)A的基站100個，均勻分布于區(qū)域S中;B的基站100個存在于隨機選定的位置上。
(2)A網(wǎng)絡下的所有基站性能指標完全相同，B網(wǎng)絡下也如此。A網(wǎng)絡中基站所能同時服務的用戶數(shù)依次為40，B網(wǎng)絡下基站同時服務的用戶數(shù)為10。
技術分類： 通信 | 2010-12-21
中興通訊技術 張武雄 胡宏林 楊
(3)A網(wǎng)絡中單個基站在無用戶接入時的固定能耗歸一化為2，B網(wǎng)絡的單個基站固定能耗歸一化為1。
(4)A網(wǎng)絡中單個基站對每個用戶進行服務時的邊際能耗(即每增加一個用戶后增加的能耗)歸一化為0.04，B中單個基站對每個用戶進行服務時的邊際能耗歸一化為0.02。
(5)區(qū)域S中，A網(wǎng)絡的用戶數(shù)依次為3 000個，B網(wǎng)絡中為1 000個。用戶位置均服從正態(tài)分布。
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