【摘要】：隨著移動(dòng)應(yīng)用軟件日益增加,無(wú)線(xiàn)終端用戶(hù)的流量需求出現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)。運(yùn)營(yíng)商密集部署了基站和AP組成LTE與WLAN異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)來(lái)應(yīng)對(duì)流量的增長(zhǎng),而隨著人們?cè)絹?lái)越關(guān)注綠色通信,基站能耗嚴(yán)重的問(wèn)題日益突出。近年來(lái)隨著多連接技術(shù)的發(fā)展,采用LTE與WLAN聚合技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)同時(shí)傳輸,結(jié)合SDN技術(shù)為無(wú)線(xiàn)資源的進(jìn)一步優(yōu)化管理提供了基礎(chǔ)。論文主要研究LTE與WLAN異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基站的節(jié)能方法。該方法通過(guò)分配規(guī)則與定價(jià)規(guī)則以及梯度下降法來(lái)迭代更新拍賣(mài)雙方出價(jià)直至收斂達(dá)到社會(huì)福利最大化,得到用戶(hù)流量在基站與AP間的分配策略。第一步,確定能耗與負(fù)載的關(guān)系。結(jié)合現(xiàn)有研究得出基站負(fù)載與能耗的數(shù)學(xué)關(guān)系模型,并且通過(guò)實(shí)際部署AP測(cè)量實(shí)驗(yàn),分析了AP的最大有效吞吐量及能耗,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到了AP負(fù)載與能耗之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。第二步,針對(duì)用戶(hù)流量分配的問(wèn)題。利用上述數(shù)學(xué)關(guān)系模型與用戶(hù)的流量需求構(gòu)建運(yùn)營(yíng)商的能耗成本函數(shù)與用戶(hù)的效益函數(shù),將流量分配問(wèn)題轉(zhuǎn)化為社會(huì)福利最大化問(wèn)題。設(shè)計(jì)了迭代雙邊拍賣(mài)機(jī)制并且提出基于雙邊拍賣(mài)的基站節(jié)能算法來(lái)解決社會(huì)福利問(wèn)題,中間人SDN控制器引導(dǎo)拍賣(mài)雙方揭示真實(shí)的信息,用戶(hù)與運(yùn)營(yíng)商不斷迭代更新最優(yōu)出價(jià)直至收斂,得到用戶(hù)流量的最優(yōu)分配。通過(guò)軟件對(duì)算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了迭代雙邊拍賣(mài)機(jī)制的屬性和基于雙邊拍賣(mài)的基站節(jié)能算法能夠有效對(duì)基站節(jié)能的同時(shí)保證用戶(hù)的QoS需求,相對(duì)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(shí)系統(tǒng)的整體能耗節(jié)省比例最大達(dá)到33%,最低達(dá)到5%;用戶(hù)平均信道容量可以提高53%。因此本文算法不僅進(jìn)一步節(jié)省了基站能耗,同時(shí)保證了用戶(hù)的QoS需求,對(duì)基站綠色通信節(jié)能的發(fā)展具有借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5;TN925.93
【圖文】：

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，蜂窩網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了移動(dòng)數(shù)據(jù)流量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在地區(qū)，智能手機(jī)的流量在 2018 年期間同比增長(zhǎng)約 140%，該地區(qū)目前用戶(hù)月量達(dá)到了 7.3GB[1]。有報(bào)告預(yù)測(cè)，到 2022 年，全球數(shù)據(jù)流量將達(dá)到每月 396節(jié)，高于 2017 年每月 122.4 艾字節(jié)，而移動(dòng)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(wù)，運(yùn)營(yíng)商密集部署了大量的基站P(Access Point)構(gòu)成了 LTE 與 WLAN 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[3]，其中 AP 作為 LTE 的補(bǔ)充流蜂窩網(wǎng)絡(luò)中承載的流量，其具有低功耗、高數(shù)據(jù)速率的特點(diǎn)[4]。但由于冗余的原因，這些 AP 有 20%到 80%經(jīng)常處于空閑狀態(tài)沒(méi)有被充分利用[5]。根據(jù)文4]和歐洲 EARTH 項(xiàng)目[6]可知，在保證相同用戶(hù) QoS 服務(wù)質(zhì)量條件下，除去電固定能耗，基站單位負(fù)載能耗約為 2.88W/Mbps[6]，而 AP 單位負(fù)載能耗約.0291W/Mbps[4]。因此可通過(guò) WiFi 流量卸載，即將用戶(hù)流量卸載到 AP，以此低基站的負(fù)載從而實(shí)現(xiàn)基站的節(jié)能[7]。

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文場(chǎng)景。在熱點(diǎn)地區(qū)中大量用戶(hù)的吞吐量需求使基站處于高負(fù)載狀態(tài)，此時(shí)基站休眠與功率控制技術(shù)都不能關(guān)閉基站或降低發(fā)射功率來(lái)節(jié)省基站能耗，并且用戶(hù)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(hù)流量完全卸載到 WLAN 中可能會(huì)降低用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，不能有效保證用戶(hù)的 QoS 需求。因此，如何決策用戶(hù)流量在基站與 AP 之間的分配是基站節(jié)能的同時(shí)保證用戶(hù) QoS 需求的主要問(wèn)題。

Release 13 和 3GPP Release 14 中，已經(jīng)引入了通過(guò) 運(yùn)營(yíng)商部署的 WLAN 網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)電級(jí)別聚合，輸是不支持聚合的，而在版本 14 擴(kuò)展了上行鏈路的準(zhǔn)化了兩種不同的解決方案，即 LTE-WLAN 聚合(LWA)和 LTE-WLAN 通過(guò) IPsec 隧道方式聚合(LTE WLh IPsec Tunnel，LWIP)。在 3GPP Release 13 與 14 中以與 eNB 進(jìn)行共址和非共址部署兩種方案，LWA 網(wǎng)z、5GHz 或 60GHz 的頻段上運(yùn)行。其中非共址方案允以充分利用現(xiàn)有 WLAN 網(wǎng)絡(luò)部署的 AP，它依賴(lài)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(chǎng)景[45]如圖 2.1 所示：

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本文編號(hào)：2788161