本文關(guān)鍵詞：面向5G的無線網(wǎng)絡節(jié)能技術(shù)研究　出處：《東南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著移動通信技術(shù)的快速發(fā)展和移動數(shù)據(jù)流量的指數(shù)式增長,超密集小蜂窩網(wǎng)絡(SCN,Small Cell Network)與異構(gòu)網(wǎng)絡(Hetnets,Heterogeneous Networks)等新型網(wǎng)絡的研究在業(yè)界得到了極大重視。以部署低功率接入點(LPN,Low Power Node)為特征的SCN拉近了用戶設備(UE,User Equipment)與無線網(wǎng)絡之間的距離,極大地提升了網(wǎng)絡容量與用戶體驗,而宏微蜂窩重疊部署的Hetnets可以滿足多樣化的應用需求,這些新型網(wǎng)絡架構(gòu)已經(jīng)成為構(gòu)建5G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。然而,小蜂窩部署密度的增大在提升網(wǎng)絡容量的同時,也帶來了日益嚴重的網(wǎng)絡能耗問題。因此,能夠保證一定網(wǎng)絡服務質(zhì)量的網(wǎng)絡節(jié)能技術(shù)得到了廣泛關(guān)注。本論文針對面向5G的SCN與Hetnets網(wǎng)絡節(jié)能技術(shù)展開研究。針對現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡節(jié)能技術(shù)進行充分的調(diào)研。首先圍繞面向5G的無線網(wǎng)絡的部署和架構(gòu)特點,介紹了SCN和Hetnets。接著,分別重點研究了同構(gòu)網(wǎng)絡(Honets,Homogeneous Networks)與Hetnets的長時基站(BS,Base Station)節(jié)能技術(shù),包括BS休眠與小區(qū)范圍擴展。為實現(xiàn)Honets的節(jié)能目標,可以關(guān)閉低負載小區(qū)或扇區(qū),剩余的開啟小區(qū)或扇區(qū)通過覆蓋范圍擴展來補償出現(xiàn)的覆蓋漏洞。在此基礎上,研究Hetnets節(jié)能技術(shù),通常動態(tài)地讓低負載LPN進入休眠模式,由MacroBS負責網(wǎng)絡覆蓋,讓網(wǎng)絡資源適應負載的空時波動性。此最后,簡單介紹了無線網(wǎng)絡的短時BS節(jié)能技術(shù),以在更小的時間尺度上實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的最優(yōu)配置。以降低超密集SCN的能耗為目標,研究網(wǎng)絡負載動態(tài)變化條件下的Micro BS扇區(qū)休眠算法。針對三扇區(qū)Micro BS密集部署而構(gòu)成的同構(gòu)SCN場景,提出了周期性地動態(tài)配置所有扇區(qū)工作模式的兩階段扇區(qū)休眠算法。第一階段算法依據(jù)扇區(qū)價值函數(shù),按照合理次序?qū)﹂_啟扇區(qū)進行測試,以盡可能多地關(guān)閉冗余扇區(qū),有兩種設計方案,其中啟發(fā)式方案復雜度較高,對此,提出了漸進式方案,通過避免不必要的測試過程,克服啟發(fā)式方案的不足。第二階段扇區(qū)工作模式重調(diào)整算法讓部分不適合休眠的扇區(qū)繼續(xù)保持開啟,并調(diào)整部分開啟扇區(qū)的電下傾角,保障網(wǎng)絡覆蓋。接著,為了讓移交UE重新選擇合適的服務扇區(qū)與帶寬資源,提出一個UE移交算法。仿真結(jié)果表明,所提出的休眠算法能夠讓開啟的扇區(qū)數(shù)量有效地跟蹤網(wǎng)絡負載的波動,不同的第一階段方案導致類似的節(jié)能效果,但漸進式方案可以顯著減少休眠算法的執(zhí)行時¨間。在上一章扇區(qū)休眠算法研究的基礎上,繼續(xù)研究Hetnets中微微基站(Pico BS)的休眠算法。從Hetnets系統(tǒng)模型出發(fā),詳細闡述了UE接入宏微BS的過程以及相應的無線資源分配方案。接著綜合考慮Hetnets的特點,設計了Pico BS價值函數(shù),以協(xié)助休眠算法按照合理順序測試開啟的PicoBS。隨后提出了兩種動態(tài)Pico BS休眠算法(即啟發(fā)式與漸進式),通過周期性地配置Pico BS的工作模式,實現(xiàn)Hetnets的節(jié)能目標。啟發(fā)式算法依賴價值函數(shù)逐個測試網(wǎng)絡中所有的PicoBS,由于復雜度較高而不適合Pico BS密集部署的Hetnets。為了加速啟發(fā)式算法的執(zhí)行過程,提出了漸進式Pico BS休眠算法。對于被測試的Pico BS,為了盡可能地關(guān)閉Pico BS考慮首先將其UE移交到鄰近宏基站(Macro BS),在移交不成功的情況下,再嘗試將UE移交到鄰近Pico BS。仿真結(jié)果表明,漸進式算法的執(zhí)行時間平均只有啟發(fā)式算法的三分之一,而且可以關(guān)閉更多的Pico BS但對阻塞概率只有輕微的不利影響,這意味著漸進式算法具有更好的節(jié)能潛力。
[Abstract]:With the rapid development of mobile communication technology and mobile data traffic, exponential growth, ultra dense small cellular networks (SCN, Small Cell Network (Hetnets) and Heterogeneous Networks, heterogeneous network) of the new network has gained much attention in the industry. For the deployment of low power access point (LPN, Low Power Node) features the SCN closer to the user equipment (UE, User, Equipment) and the distance between the wireless network, greatly enhance the network capacity and user experience, and macro micro cellular overlapping deployment of Hetnets can meet the diverse needs of the application, the new network architecture has become a key technology to build 5G mobile communication system. However, small cell the deployment density increases to improve network capacity at the same time, also brought the energy consumption of the network becomes a serious problem. Therefore, to ensure the energy saving technology of network service quality by network Aiming at the widespread concern. For 5G SCN and Hetnets network energy saving technology research. Full investigation in wireless networks, the existing energy-saving technology. The deployment and architecture of wireless network based on 5G firstly, then introduces SCN and Hetnets., respectively, focusing on the research of homogeneous networks (Honets, Homogeneous and Networks) Hetnets long base station (BS, Base Station) energy-saving technologies, including BS cell expansion and dormancy. In order to achieve energy saving goals of Honets, can turn off the low load cell or sector, the rest of the open cell or sector by covering the vulnerability coverage extended to compensation. On this basis, the research of Hetnets energy-saving technology, usually let the low load dynamically LPN into sleep mode, MacroBS is responsible for the network coverage, let the cyber source fluctuation load adaptive space-time. Finally, introduces the wireless network short BS energy-saving technology, to achieve optimal allocation of cyber source in smaller time scales. In order to reduce the energy consumption of super dense SCN as the target, the dynamic changes of Micro under the conditions of BS sector load research network dormancy algorithms. Based on the three sector of Micro BS consisting of densely deployed homogeneous SCN scene, the two stage cycle sector of all sectors of the working mode of the dynamic allocation algorithm. The first stage of dormancy algorithm based on sector value function, carries on the test to the open sector according to the reasonable order, to as much as possible to turn off redundant sectors, there are two kinds of design scheme, the heuristic scheme of high complexity, the proposed incremental scheme, by avoiding the testing process not necessary, overcome shortcomings of heuristic scheme. The sector working mode second phase adjustment algorithm is not suitable for some heavy dormant sector continues to remain open, and adjust the fan from the start The electronic angle, to ensure network coverage. Then, in order to allow the transfer of UE to select the appropriate service sector and bandwidth resources, and proposed a UE handover algorithm. The simulation results show that the proposed algorithm can make the dormant open sectors to effectively track the network load fluctuations, the first phase of the program lead to different energy saving effect similar, but the incremental scheme can significantly reduce the execution time to sleep algorithm. Based on the basic dormancy in the last chapter sector, continue to study Hetnets (Pico BS) of the pico base station sleep algorithm. Starting from the Hetnets system model, describes the process of UE access micro macro BS and wireless resources the corresponding allocation scheme. Then considering the characteristics of Hetnets, design the Pico BS value function, to help open the sleep algorithm according to a reasonable sequence test PicoBS. then put forward two kinds of dynamic Pico BS Hugh Sleep algorithm (i.e., heuristic and progressive), through periodic configuration Pico BS working mode, energy saving can be achieved Hetnets. All the heuristic algorithms rely on the PicoBS test network value function one by one, because of high complexity and is not suitable for Pico BS Hetnets. in order to carry out intensive deployment to accelerate the process of heuristic algorithm, we propose the progressive Pico BS sleep algorithm. For the tested Pico BS, in order to close the Pico BS UE will be the first consideration is handed over to the nearby Acer station (Macro BS), in the transfer of the unsuccessful cases, try to move UE to the adjacent Pico BS. simulation results show that 1/3 of the incremental algorithm execution time the average only heuristic algorithm, but also can close more Pico BS but on the blocking probability of only minor adverse effects, which means that the energy saving potential of the incremental algorithm has better.

【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5

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