一种用于异构网络的集中式动态关闭小小区方法技术

本发明专利技术公开了一种用于异构网络的集中式动态关闭小小区方法，包括以下步骤：1)计算网络中所有小小区的价值函数值并排序；2)选取一定比例的较小价值函数值对应的小小区作为待定关闭小小区集合，剩余的价值函数值较大的小小区构成待定开启小小区集合；3)逐一测试待定关闭小小区集合的每个小小区是否满足关闭的条件；4)若步骤3)确定可以关闭的小小区占待定关闭小小区的比例超过某一阈值，则返回步骤1)，否则判决过程结束。本方法综合考虑异构网络中小小区差异的多种影响因素，能够在保证用户服务质量的前提下关闭部分小小区以降低网络的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种用于异构网络的集中式动态关闭小小区方法
本专利技术涉及一种用于异构网络的集中式动态关闭小小区方法，利用异构网络(简称“网络”)中的业务量在时间与空间上的不均匀分布的特点，根据可获得的网络信息(包括基站信息与用户信息等)，保证服务质量的前提下动态关闭其中部分小小区基站；属于异构网络技术。
技术介绍
移动设备如智能手机与平板电脑的使用量逐年增加，使得无线数据通信量呈指数式增长，据预测这些设备的数量以及相应的无线数据通信量在未来会进一步增长。异构网络提供了一个应对如此快速增长数据需求的解决方案，它包括传统的蜂窝网络宏小区提供广域的无缝覆盖(构成覆盖层)与小小区(通过低功率基站实现，构成容量层)在某些高通信量区域提供额外的网络容量增强，这些区域可以是会议场所，餐饮场所或电影院等。低功率基站的大量使用显著地增强了网络的容量与终端用户的体验，但是网络总能耗也因此而显著地增加，这并不符合未来绿色通信的设计目标。由于在人口密集区域的网络部署通常是按照业务高峰期的需求来规划的，然而在低业务量时段，网络的很大部分容量是多余的，这就造成了资源的低效率使用，此外，在同一时间网络不同区域的业务需求也是不均匀分布的，这种业务量在时空上的波动性给基站休眠提供了机会。在宏微组网的异构网络中，宏小区一般不实施关闭以保持网络的无缝覆盖，而小小区在业务负载较低的时段可以进入关闭状态以降低能耗。传统的基站关闭策略大多应用于传统的蜂窝网络，而且逐个测试所有基站关闭的可能性，这对于异构网络中密集部署的小小区来说是不可取的，因为需要大量策略执行时间，这样既不能及时响应网络业务量的变化，也增加了网络的信令开销。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种用于异构网络的集中式动态关闭小小区方法，通过自适应地动态关闭其中部分小小区基站以降低整个网络的能耗，该方法可以高效率地响应网络的业务量变化。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种用于异构网络的集中式动态关闭小小区方法，将时间周期Ttotal分割成Z个相等的连续时间段，每个时间段的长度为Tinterval；在每个时间段起始时刻，结合每个小小区当前的网络信息，计算开启该小小区的价值函数值，按价值函数值递增顺序对小小区进行排序，采用集中式方法确定该时间段内异构网络中所有小小区的开关状态，即关闭或工作。该方法可适用于最简单的两层结构的异构网络，包括提供基本覆盖的宏小区层与提供网络容量增强的小小区层；该方法也可适用于多层结构的异构网络，比如同时存在家庭式基站(Femtocell)、微小区(Microcell)、微微小区(Picocell)等的异构网络，或者中继的异构网络，可以为每一层定义一个相应的价值函数(可以根据该层网络的特点与网络规划目标设计合适的价值函数模型)，对该层的基站实施本方法说明的动态关闭策略；特别地，在小小区分布密集的网络区域，可以考虑动态地关闭部分宏小区，这是在保证网络服务质量的前提下进行的，这时的节能效果会更加明显，由于宏小区基站的能耗一般比小小区高1～2个数量级。该方法中，关于“将时间周期Ttotal分割成Z个相等的连续时间段，每个时间段的长度为Tinterval”，这只是一种简化的网络资源管理方法，根据网络通信量在时间周期Ttotal的变化趋势不同，可以首先将Ttotal分割为几个时间尺度大点的时间段T1,T2,…,TQ(比如1小时或者连续几小时)，每个时间段Ti(i＝1,…,Q)再分割成相等的连续时间段，每个时间段的长度为Tinterval,i(i＝1,…,Q)，以此作为方法的执行周期，这样可以适应网络通信量的变化，在通信量较很高时通过更加频繁的网络资源状态更新，保障网络服务质量的同时达到很好的节能目的，在通信量较低时可以减少网络资源更新的频率以减少不必要的网络开销。按照上述方法确定每个一个时间段内所有小小区的开关状态，并维持确定的开关状态不变直至下一个时间段的到来。该方法具体包括如下步骤：(1)获取当前时间段异构网络中所有小小区的网络信息；(2)基于获得的小小区的网络信息，将没有用户接入的这部分小小区标记为集合D，作为关闭小小区集合，剩余的所有小小区作为候选开启小小区集合；若所有小小区均有用户接入，则将集合D初始化为空集；(3)根据此时开启的小小区状态信息，使用价值函数计算各开启小小区的价值函数值，按价值函数值递增顺序对小小区进行排序；(4)将候选开启小小区集合中，值函数值最小的、比例为P的这部分小小区标记为集合T，作为待定关闭小小区集合，候选开启小小区集合中剩余的小小区标记为集合S，作为待定开启小小区集合；集合T中元素的个数为N，初始化off_count＝0；(5)测试集合T中价值函数值最大的小小区M所接入的用户是否都已移交到临近的潜在接受宏小区或潜在接受小小区；(6)若小小区M中有用户不能移交出去，则小小区M不可以进入关闭状态，更新集合元素，T＝T-{M}，S＝S+{M}，维持所有宏小区和小小区的用户服务状态信息不变，进一步判断集合T是否为空集；(7)若小小区M中所有用户都移交出去，则小小区M可以进入关闭状态，更新集合元素，T＝T-{M}，D＝D+{M}，更新接受小小区M用户的宏小区和/或小小区的用户服务状态信息，off_count＝off_count+1，进一步判断集合T是否为空集；(8)若集合T不为空集，则返回步骤(5)继续测试下一个小小区；(9)若集合T为空集，则判断off_count/N<δ是否成立，其中δ为预设的阈值；(10)若off_count/N<δ不成立，则返回步骤(3)；若off_count/N<δ成立，则结束。所述价值函数的计算方法如下：其中：Ll为小小区l的当前业务负载，小小区l接入的用户所占用的带宽与小小区l此时能够提供的总带宽之比；Lmax为异构网络中最大的小小区业务负载；为小小区l所接入用户的平均通信速率；为异构网络中最大的小小区用户平均通信速率；Nserved,l为小小区l接入用户数目；Nout,l为小小区l覆盖范围内被阻塞的用户数目；Pout,th为异构网络中所有小小区的用户阻塞概率阈值，代表网络可以容忍的阻塞率；Il为小小区l受到临近宏小区、小小区的干扰信号强度；Imax为异构网络中所有小小区受到的最大干扰信号强度；α、β和γ为加权系数，满足α+β+γ＝1，可以根据需要进行动态调整，如果侧重于在保障网络服务质量的同时尽量实现网络节能，则可以选择使得α更大一些，如果侧重于在实现网络节能的同时尽量保障网络服务质量，则可以选择使得β、γ更大一些。每个小小区受到临近宏小区、小小区的干扰信号强度可以这样获得：在所有小小区都为开启状态时，所有的宏小区、小小区在所有的资源块上以相等功率发送导频参考信号，每个小小区实际接收到的来自其他宏小区、小小区的信号功率强度，并以此建立一个与所有小小区相对应的一个干扰信号强度列表，供后续方法执行过程使用，此外，每个小小区受到的干扰信号强度也可以在方法执行过程中，根据所有基站实际的资源块传输情况，实时地计算每个小小区受到的干扰，此时需要增加额外的网络开销。所述步骤(4)中的比例P与步骤(9)中的阈值δ在设计简单时可以设置为固定值，当然为了提升系统性能，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于异构网络的集中式动态关闭小小区方法，其特征在于：将时间周期Ttotal分割成Z个相等的连续时间段，每个时间段的长度为Tinterval；在每个时间段起始时刻，结合每个小小区当前的网络信息，计算开启该小小区的价值函数值，按价值函数值递增顺序对小小区进行排序，采用集中式方法确定该时间段内异构网络中所有小小区的开关状态。

【技术特征摘要】
1.一种用于异构网络的集中式动态关闭小小区方法，其特征在于：将时间周期Ttotal分割成Z个相等的连续时间段，每个时间段的长度为Tinterval；在每个时间段起始时刻，结合每个小小区当前的网络信息，计算开启该小小区的价值函数值，按价值函数值递增顺序对小小区进行排序，采用集中式方法确定该时间段内异构网络中所有小小区的开关状态；具体包括如下步骤：(1)获取当前时间段异构网络中所有小小区的网络信息；(2)基于获得的小小区的网络信息，将没有用户接入的这部分小小区标记为集合D，作为关闭小小区集合，剩余的所有小小区作为候选开启小小区集合；若所有小小区均有用户接入，则将集合D初始化为空集；(3)根据此时开启的小小区状态信息，使用价值函数计算各开启小小区的价值函数值，按价值函数值递增顺序对小小区进行排序；(4)将候选开启小小区集合中，价值函数值最小的、比例为P的这部分小小区标记为集合T，作为待定关闭小小区集合，候选开启小小区集合中剩余的小小区标记为集合S，作为待定开启小小区集合；集合T中元素的个数为N，初始化off_count＝0；(5)测试集合T中价值函数值最大的小小区M所接入的用户是否都已移交到临近的潜在接受宏小区或潜在接受小小区；(6)若小小区M中有用户不能移交出去，则小小区M不可以进入关闭状态，更新集合元素，T＝T-{M}，S＝S+{M}，维持所有宏小区和小小区的用户服务状态信息不变，进一步判断集合T是否为空集；(7)若小小区M中所有用户都移交出去，则小小区M可以进入关闭状态，更新集合元素，T＝T-{M}，D＝D+{M}，更新接受小小区M用户的宏小区和/或小小区的用户服务状态信息，off_count＝off_count+1，进一步判断集合T是否为空集；(8)若集合T不为空集，则返回步骤(5)继续测试下一个小小区；(9)若集合T为空集，则判断off_count/N＜δ是否成立，其中δ为预设的阈值；(10)若off_count/N＜δ不成立，则返回步骤(3)；若off_count/N＜δ成立，则结束。2.根据权利要求1所述的用于异构网络的集中式动态关闭小小区方法，其特征在于：所述价值函数的计算方法如下：其中：Ll为小小区l的当前业务负载；Lmax为异构网络中最大的小小区业务负载；为小小区l所接入用户的平均通信速率；为异构网络中最大的小小区用户平均通信速率；Nserv...

【专利技术属性】
技术研发人员：金石，吴杰，黄永明，姜蕾，王刚，
申请(专利权)人：东南大学，日电中国有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32