基于協(xié)同通信的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
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1.2 同構(gòu)廣域與局域網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)整個(gè)目標(biāo)服務(wù)區(qū)域的無縫覆蓋。局域覆蓋的出現(xiàn)是無線網(wǎng)絡(luò)蓬勃發(fā)展的結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)早期的鋪設(shè)，重心在于解決室外覆蓋存在的問題。隨著多年來網(wǎng)絡(luò)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(nèi)覆蓋的問題越來越突出。
當(dāng)前實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋的方法為：由室外宏蜂窩同時(shí)提供覆蓋區(qū)域內(nèi)的室內(nèi)覆蓋，在話務(wù)量集中的地方，設(shè)置室內(nèi)微蜂窩，同時(shí)解決覆蓋和容量問題。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(jìn)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(diǎn)，為了滿足用戶需求，運(yùn)營商建設(shè)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(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(dāng)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(dāng)前亟待解決的一個(gè)問題。綠色通信是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。當(dāng)前無線通信網(wǎng)重復(fù)建設(shè)帶來的資源浪費(fèi)、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(shù)予以解決。
注意到當(dāng)前各種基站的固定能耗較大(能耗基本占基站滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)能耗的一半以上)，設(shè)計(jì)新的綠色節(jié)能技術(shù)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(shù)以實(shí)現(xiàn)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，通過一定的策略調(diào)配不同網(wǎng)絡(luò)下的用戶，并關(guān)掉部分網(wǎng)絡(luò)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(luò)的總體服務(wù)能力與該區(qū)域中用戶的總體服務(wù)需求相匹配，在滿足 QoS要求的前提下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(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服務(wù)，可以選擇關(guān)掉能效低的基站，從而實(shí)現(xiàn)整體上的節(jié)能，并同時(shí)達(dá)到保障服務(wù)質(zhì)量的目的。
對區(qū)域中S中的所有基站進(jìn)行搜索，將其服務(wù)能力與用戶需求進(jìn)行匹配，在保證用戶服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，關(guān)掉能效較低的基站。根據(jù)最終匹配的結(jié)果，計(jì)算區(qū)域S中網(wǎng)絡(luò)總能耗區(qū)域S內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)為Wn，其中n=1,2,…,N代表網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號;無線網(wǎng)絡(luò)Wn下每個(gè)基站的固定能耗相同，均為Jn (焦耳);無線網(wǎng)絡(luò)Wn對用戶進(jìn)行服務(wù)時(shí)，給用戶交互每比特耗能Mn (焦耳/比特);無線網(wǎng)絡(luò)Wn下的基站集合為{Bnj}，其中j =1,2,…,N;無線網(wǎng)絡(luò)Wn下的用戶集合為{Unk}，其中k=1,2,…,N;無線網(wǎng)絡(luò)Wn的第j個(gè)用戶的需求為D(Unk);同種基站的服務(wù)能力完全相同。
2 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同覆蓋的仿真及結(jié)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)能效比和對用戶的服務(wù)能力的提升程度，本節(jié)對兩異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同覆蓋的情況進(jìn)行仿真。由于同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)只是在基站之間交互信令時(shí)有區(qū)別，因此本節(jié)的仿真結(jié)果也同樣適用于同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
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(luò)B。為簡單起見，假定：
(1)A的基站100個(gè)，均勻分布于區(qū)域S中;B的基站100個(gè)存在于隨機(jī)選定的位置上。
(2)A網(wǎng)絡(luò)下的所有基站性能指標(biāo)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)的用戶數(shù)依次為40，B網(wǎng)絡(luò)下基站同時(shí)服務(wù)的用戶數(shù)為10。
技術(shù)分類： 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)基站在無用戶接入時(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)用戶進(jìn)行服務(wù)時(shí)的邊際能耗(即每增加一個(gè)用戶后增加的能耗)歸一化為0.04，B中單個(gè)基站對每個(gè)用戶進(jìn)行服務(wù)時(shí)的邊際能耗歸一化為0.02。
(5)區(qū)域S中，A網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)依次為3 000個(gè)，B網(wǎng)絡(luò)中為1 000個(gè)。用戶位置均服從正態(tài)分布。
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