5G移動通信網(wǎng)絡(luò)基于能效的資源管理.pdf

1、3G、4G使移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展充滿了活力，移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)作為移動通信的兩大驅(qū)動力對設(shè)備接入密度和移動數(shù)據(jù)流量提出了更高的要求，未來5G通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢是采用高密度異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來滿足日益增長的用戶接入密度和高數(shù)據(jù)速率的要求。目前，移動通信行業(yè)能耗占到全球總能耗的3％，高于其他行業(yè)，這其中基站能耗占到60%~80%，未來高密度重疊覆蓋異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)意味著更多的基站部署，而且這些基站部署更具隨意性，這無疑給移動通信網(wǎng)絡(luò)的能耗問題帶

2、來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
　　本文在由Macro cell、Micro cell和small cell三種網(wǎng)絡(luò)組成的高密度異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，研究提高網(wǎng)絡(luò)能效的資源管理方法，主要包含兩個部分：
　　（1）提出一種基于綜合開銷函數(shù)的接入選擇算法，旨在使用戶在高密度重疊覆蓋網(wǎng)絡(luò)中接入合適的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)接入算法是將用戶直接接入用戶接收信號最強(qiáng)的基站，而在3GPP采用的信道模型下以及基站默認(rèn)部署參數(shù)下，用戶可感知的宏基站信號強(qiáng)度明顯強(qiáng)于微基站和小基

3、站，這就使得部分基站因接入過多造成擁塞和用戶體驗(yàn)下降，而大部分微小基站空置造成整體網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，本文提出的算法具有更好的負(fù)載均衡效果，能提高系統(tǒng)容量，且掉線率更低。
　　（2）提出一種基于能效的功率控制算法，算法結(jié)合小區(qū)呼吸技術(shù)和基站休眠技術(shù)，旨在保證通信質(zhì)量的前提下減少基站能量消耗，從而提高網(wǎng)絡(luò)能效。算法思想是根據(jù)各基站負(fù)載狀態(tài)，將基站分成零負(fù)載、輕負(fù)載、正常負(fù)載和重負(fù)載四種工作狀態(tài)，然后根據(jù)基站工作狀態(tài)來調(diào)整各基站的發(fā)射功率

4、，從而達(dá)到基站覆蓋面積伸縮的效果。
　　本文設(shè)計的兩個算法相輔相成，互相作用，接入算法需要根據(jù)基站工作狀態(tài)和用戶分布進(jìn)行接入判定，而功率控制算法則根據(jù)各基站負(fù)載狀態(tài)調(diào)整工作狀態(tài)并反饋給接入選擇算法部分，仿真結(jié)果顯示，這套資源管理算法在稀疏均勻分布、單點(diǎn)密集分布和多點(diǎn)密集分布下，系統(tǒng)容量都有著明顯的提升，而功耗卻顯著降低，網(wǎng)絡(luò)能效提高15%~65%，在密集均勻用戶分布場景下，由于功耗變大使其能效有著小幅度的下降，但是顯著提高了系統(tǒng)容