【摘要】：隨著移動應用軟件日益增加,無線終端用戶的流量需求出現(xiàn)了爆發(fā)式增長。運營商密集部署了基站和AP組成LTE與WLAN異構網絡來應對流量的增長,而隨著人們越來越關注綠色通信,基站能耗嚴重的問題日益突出。近年來隨著多連接技術的發(fā)展,采用LTE與WLAN聚合技術可以實現(xiàn)用戶同時傳輸,結合SDN技術為無線資源的進一步優(yōu)化管理提供了基礎。論文主要研究LTE與WLAN異構網絡中基站的節(jié)能方法。該方法通過分配規(guī)則與定價規(guī)則以及梯度下降法來迭代更新拍賣雙方出價直至收斂達到社會福利最大化,得到用戶流量在基站與AP間的分配策略。第一步,確定能耗與負載的關系。結合現(xiàn)有研究得出基站負載與能耗的數(shù)學關系模型,并且通過實際部署AP測量實驗,分析了AP的最大有效吞吐量及能耗,并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合得到了AP負載與能耗之間的數(shù)學關系模型。第二步,針對用戶流量分配的問題。利用上述數(shù)學關系模型與用戶的流量需求構建運營商的能耗成本函數(shù)與用戶的效益函數(shù),將流量分配問題轉化為社會福利最大化問題。設計了迭代雙邊拍賣機制并且提出基于雙邊拍賣的基站節(jié)能算法來解決社會福利問題,中間人SDN控制器引導拍賣雙方揭示真實的信息,用戶與運營商不斷迭代更新最優(yōu)出價直至收斂,得到用戶流量的最優(yōu)分配。通過軟件對算法進行仿真實驗,驗證了迭代雙邊拍賣機制的屬性和基于雙邊拍賣的基站節(jié)能算法能夠有效對基站節(jié)能的同時保證用戶的QoS需求,相對于現(xiàn)有WiFi卸載基站節(jié)能算法的基站節(jié)能百分比最高可以提高7%,最低可以提高1%;同時系統(tǒng)的整體能耗節(jié)省比例最大達到33%,最低達到5%;用戶平均信道容量可以提高53%。因此本文算法不僅進一步節(jié)省了基站能耗,同時保證了用戶的QoS需求,對基站綠色通信節(jié)能的發(fā)展具有借鑒意義。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5;TN925.93
【圖文】：

隨著互聯(lián)網的發(fā)展，蜂窩網絡出現(xiàn)了移動數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)級增長的趨勢。在地區(qū)，智能手機的流量在 2018 年期間同比增長約 140%，該地區(qū)目前用戶月量達到了 7.3GB[1]。有報告預測，到 2022 年，全球數(shù)據(jù)流量將達到每月 396節(jié)，高于 2017 年每月 122.4 艾字節(jié)，而移動數(shù)據(jù)流量將占全球流量的 20%[2圖 1.1 所示，為了更好地提供數(shù)據(jù)流量服務，運營商密集部署了大量的基站P(Access Point)構成了 LTE 與 WLAN 異構網絡[3]，其中 AP 作為 LTE 的補充流蜂窩網絡中承載的流量，其具有低功耗、高數(shù)據(jù)速率的特點[4]。但由于冗余的原因，這些 AP 有 20%到 80%經常處于空閑狀態(tài)沒有被充分利用[5]。根據(jù)文4]和歐洲 EARTH 項目[6]可知，在保證相同用戶 QoS 服務質量條件下，除去電固定能耗，基站單位負載能耗約為 2.88W/Mbps[6]，而 AP 單位負載能耗約.0291W/Mbps[4]。因此可通過 WiFi 流量卸載，即將用戶流量卸載到 AP，以此低基站的負載從而實現(xiàn)基站的節(jié)能[7]。

重慶郵電大學碩士學位論文場景。在熱點地區(qū)中大量用戶的吞吐量需求使基站處于高負載狀態(tài)，此時基站休眠與功率控制技術都不能關閉基站或降低發(fā)射功率來節(jié)省基站能耗，并且用戶的QoS需求不能充分保證，節(jié)能效果是不佳的。雖然傳統(tǒng) WiFi 卸載能節(jié)省基站的能耗，但傳統(tǒng)的 WiFi 卸載由于單連接的限制，將用戶流量完全卸載到 WLAN 中可能會降低用戶的網絡服務質量，不能有效保證用戶的 QoS 需求。因此，如何決策用戶流量在基站與 AP 之間的分配是基站節(jié)能的同時保證用戶 QoS 需求的主要問題。

Release 13 和 3GPP Release 14 中，已經引入了通過 運營商部署的 WLAN 網絡）網絡的無線電級別聚合，輸是不支持聚合的，而在版本 14 擴展了上行鏈路的準化了兩種不同的解決方案，即 LTE-WLAN 聚合(LWA)和 LTE-WLAN 通過 IPsec 隧道方式聚合(LTE WLh IPsec Tunnel，LWIP)。在 3GPP Release 13 與 14 中以與 eNB 進行共址和非共址部署兩種方案，LWA 網z、5GHz 或 60GHz 的頻段上運行。其中非共址方案允以充分利用現(xiàn)有 WLAN 網絡部署的 AP，它依賴于與高容量和低延遲回程的可用性，而共址方案中則將 W LWA 非共址部署場景[45]如圖 2.1 所示：

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