發(fā)布時(shí)間：2017-09-18 22:08

  本文關(guān)鍵詞：SON網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的能效優(yōu)化技術(shù)研究

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【摘要】：隨著全球信息化建設(shè)的快速推進(jìn)以及大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)+等新型技術(shù)的蓬勃發(fā)展,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)逐漸成為承載各種新型業(yè)務(wù)發(fā)展的基礎(chǔ)性平臺(tái)。由于越來越多由固網(wǎng)提供服務(wù)的業(yè)務(wù)逐漸向無線接入方式轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致了移動(dòng)數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)指數(shù)式增長(zhǎng),而密集小蜂窩網(wǎng)絡(luò)(SCN,Small Cell Network)與異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(HetNets,Heterogeneous Networks)等新型網(wǎng)絡(luò)通過大規(guī)模部署低功率接入點(diǎn)(LPN,Low Power Node)和增加基站密度的方式能夠有效地加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和提升系統(tǒng)容量,因此得到了廣泛的研究與應(yīng)用。雖然大規(guī)模的無線網(wǎng)絡(luò)部署能夠帶來良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能,卻造成了嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)能耗問題,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增多也增加了網(wǎng)絡(luò)管理上的復(fù)雜度。本論文在5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究背景下,針對(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)(SON,Self-organizing Network)下的能效優(yōu)化技術(shù)展開了研究。首先針對(duì)SON理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了全面深入的調(diào)研,給出了SON在LTE網(wǎng)絡(luò)中的體系架構(gòu)。圍繞SON體系架構(gòu)主要介紹了HetNets的組網(wǎng)原理及其挑戰(zhàn),其中對(duì)小區(qū)范圍覆蓋擴(kuò)展以及干擾協(xié)調(diào)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。在此基礎(chǔ)上,詳細(xì)介紹了SCN和HetNets中關(guān)于基站休眠節(jié)能技術(shù)的研究現(xiàn)狀,在宏基站保障網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況下,通過動(dòng)態(tài)控制LPN的工作模式,對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的空時(shí)波動(dòng)特征的利用,實(shí)現(xiàn)能源效率的有效提升。接著針對(duì)密集SCN中休眠節(jié)能技術(shù)展開深入研究,提出了基于聯(lián)合基站休眠和傾角調(diào)整的新型節(jié)能方法。該方案在三扇區(qū)Micro BS構(gòu)成的同構(gòu)密集網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下,利用分布式SON架構(gòu)的特點(diǎn)將動(dòng)態(tài)休眠策略與傾角調(diào)整策略分為兩個(gè)階段實(shí)現(xiàn),相互配合完成節(jié)能目的。第一階段算法按照為實(shí)現(xiàn)休眠設(shè)計(jì)的效用函數(shù)完成對(duì)扇區(qū)分類,將能夠休眠的扇區(qū)集合作為待休眠扇區(qū)集合。第二階段對(duì)待休眠扇區(qū)進(jìn)行模式重調(diào)整,對(duì)其中不適合休眠的扇區(qū)進(jìn)行模式切換,使其保持開啟狀態(tài),并對(duì)開啟的扇區(qū)采取傾角調(diào)整策略,保障網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS,Quality of Service)。為了能夠有效地對(duì)傾角進(jìn)行調(diào)整,在第二階段給出以分配固定傾角調(diào)整方案的基礎(chǔ)上,又提出兩種改進(jìn)型方案,即傾角優(yōu)化調(diào)整方案和改進(jìn)型傾角優(yōu)化調(diào)整方案。改進(jìn)型方案在實(shí)現(xiàn)傾角調(diào)整時(shí)沒有采用分配固定傾角的作法,而是通過為傾角調(diào)整設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)函數(shù)來確定最優(yōu)的傾角組合,實(shí)現(xiàn)傾角調(diào)整的目的。仿真表明,所提出的三種方案能夠有效地跟蹤網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的波動(dòng)實(shí)現(xiàn)基站的動(dòng)態(tài)休眠,并利用扇區(qū)天線傾角的調(diào)整來改善網(wǎng)絡(luò)的覆蓋與QoS�；诜峙涔潭▋A角方案能夠有效地降低算法復(fù)雜度,基于傾角優(yōu)化調(diào)整方案在網(wǎng)絡(luò)阻塞概率方面性能比較穩(wěn)定,而改進(jìn)型傾角優(yōu)化調(diào)整方案則是在網(wǎng)絡(luò)能效與阻塞概率方面的最佳折中方案。最后在SCN基于傾角優(yōu)化調(diào)整休眠方案的基礎(chǔ)上,提出了適合HetNets中微微基站(Pico BS)的新型基站休眠節(jié)能方法。該方案根據(jù)HetNets的特點(diǎn),綜合考慮宏扇區(qū)天線傾角對(duì)扇區(qū)用戶頻譜效率、周圍扇區(qū)用戶的頻譜效率以及對(duì)周圍用戶干擾等因素,設(shè)計(jì)了用于衡量宏扇區(qū)天線傾角調(diào)整的性能指標(biāo)函數(shù),以協(xié)助完成傾角優(yōu)化調(diào)整。隨后根據(jù)是否采用傾角調(diào)整,提出兩種不同的動(dòng)態(tài)Pico BS休眠算法,即貪婪式與基于傾角調(diào)整的貪婪式。貪婪式休眠算法按照設(shè)計(jì)的休眠效用函數(shù)逐個(gè)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中的所有Pico BS,對(duì)能夠進(jìn)入休眠的Pico BS直接進(jìn)行休眠處理,該算法只是最大限度的關(guān)閉Pico BS,并沒有考慮網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的覆蓋漏洞和QoS下降問題。而基于傾角調(diào)整的貪婪式休眠算法在保證最大限度關(guān)閉Pico BS的基礎(chǔ)上,通過采用傾角優(yōu)化調(diào)整來解決由于基站關(guān)閉帶來的網(wǎng)絡(luò)覆蓋漏洞和QoS下降問題。仿真結(jié)果表明,基于傾角調(diào)整的貪婪式休眠算法在節(jié)能效果和網(wǎng)絡(luò)阻塞控制方面較傳統(tǒng)休眠算法都有著顯著地提升。
【關(guān)鍵詞】：自組織網(wǎng)絡(luò) 密集小蜂窩網(wǎng)絡(luò) 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 基站休眠 傾角調(diào)整
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 本論文專用術(shù)語(yǔ)注釋表11-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)過程13-16
• 1.3 論文研究背景及意義16-17
• 1.4 綠色通信技術(shù)研究現(xiàn)狀17-20
• 1.5 論文內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排20-23
• 第二章 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 SON綜述23-28
• 2.2.1 SON標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程24-27
• 2.2.2 SON在LTE網(wǎng)絡(luò)中的體系架構(gòu)27-28
• 2.3 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)概述28-34
• 2.3.1 HetNets的組網(wǎng)方式29-31
• 2.3.2 技術(shù)挑戰(zhàn)31-34
• 2.4 無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)34-36
• 2.4.1 Honets基站節(jié)能技術(shù)34-35
• 2.4.2 HetNets基站節(jié)能技術(shù)35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 密集網(wǎng)絡(luò)中扇區(qū)傾角調(diào)整休眠方法37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 系統(tǒng)模型37-41
• 3.2.1 信道增益模型38-40
• 3.2.2 UE可獲得的數(shù)據(jù)速率模型40-41
• 3.2.3 SCN日常負(fù)載強(qiáng)度變化趨勢(shì)41
• 3.3 基于分布式SON的傾角調(diào)整休眠算法41-49
• 3.3.1 第一階段扇區(qū)休眠方案42-43
• 3.3.2 第二階段扇區(qū)模式優(yōu)化調(diào)整方案43-47
• 3.3.3 改進(jìn)型扇區(qū)模式優(yōu)化調(diào)整方案47-48
• 3.3.4 用戶移交方案48-49
• 3.4 仿真結(jié)果及分析49-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第四章 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于傾角調(diào)整的動(dòng)態(tài)休眠方法55-75
• 4.1 引言55
• 4.2 系統(tǒng)模型55-59
• 4.2.1 UE可獲得的數(shù)據(jù)速率模型56-58
• 4.2.2 SCN日常負(fù)載強(qiáng)度變化趨勢(shì)58-59
• 4.3 基于SON的迭代閉環(huán)式傾角調(diào)整休眠方案59-68
• 4.3.1 Pico BS休眠效用函數(shù)60-61
• 4.3.2 基站天線傾角調(diào)整的性能函數(shù)61-62
• 4.3.3 基于SON的迭代式閉環(huán)傾角調(diào)整休眠算法62-65
• 4.3.4 UE接入技術(shù)與移交準(zhǔn)則65-67
• 4.3.5 基于SON的迭代式閉環(huán)傾角調(diào)整休眠算法的實(shí)現(xiàn)67-68
• 4.4 仿真結(jié)果及分析68-73
• 4.5 本章小結(jié)73-75
• 第五章 總結(jié)與展望75-77
• 5.1 全文工作總結(jié)75
• 5.2 今后工作展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果83-85
• 致謝85

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本文編號(hào)：877761