异构网络中的分布式动态成簇节能方法技术

目前异构网络节能大多通过网络站点的业务量来进行评估分析的，没有考虑站点地理位置及业务负载分布情况，部分研究方法存在系统复杂度高，不能用于现实网络的问题。本发明专利技术提出一种低复杂度、高性能、高适用性的异构网络节能策略，采用基于中继地理位置及业务分布的成簇模型，以能效优先原则进行接入归属判断，首先以多中继簇的业务量分布中心与宏站为基础建立搜索区域，在满足系统能量效率提升的情况下进行区域内的中继关闭，然后引入中继休眠概率代价的计算方法，根据多中继的地理位置及业务负载分布得出中继关闭的概率评估队列，并在满足用户接入及系统能效提升的基础上，优先选择休眠代价最小值的中继进行关闭，在此基础上完成节能分析。

【技术实现步骤摘要】

[0001 ] 本专利技术涉及一种异构网络分布式动态成簇节能方法，涉及LTE(Long TermEvolut1n)网络节能问题，属于无线通信网络中的网络
。
技术介绍
LTE通信网络中，中继技术能够实现更高分集增益，提高小区边缘用户服务质量，提供更广泛的信号覆盖，降低通信环境中信号间干扰，已经成为近些年无线通信的研究热点。但由于LTE无线网络单站覆盖能力相比3G(Three generat1n)较弱，室外覆盖的盲区、弱区覆盖通常采用异构网络进行覆盖。与此对应的是，网络基础设施建设的的迅速增长以及对能源的巨大消耗。在节能减排成为全社会的主流的今天，对于移动网络的运营商来说，在维持用户容量可持续增长的同时，有必要对异构网络的系统节能技术进行研究。目前针对异构无线网络节能重点集中在网络业务量的评估层面，当站点低业务量较低的时候，考虑进行关闭，或进行功率降低，重点在于站点业务量的阈值选取或模型逼近方法；甚者是让宏基站休眠，同时开启与基站部署在一起的低功耗的中继站，中继站与邻基站通过回程链路连接。但此类方法都侧重于限定场景下的节能，对异构网络场景下的分布式业务的适应分析不够，如何根据多站点动态业务量分布进行中继关闭选取的方法较少，而这恰恰是现实网络需要的。在用户选择接入站点方法方面，有采用基于信噪比(Signal to noisebased, SNRB)接入算法，在该策略中用户按最大接收SNR选择接入站点或进行服务切换，或采用基于能量效率的动态用户接入算法，并通过一种启发式算法来解决类似多位背包的NP(Non-deterministic polynomial)-hard问题,从而进行节能。同时，也有在用户接入选择判断时采用经典模糊神经网络的方法，在一定程度上对系统的拥塞、吞吐量进行了优化，但并没有有效提升网络能耗的利用率。也有采用非合作博弈理论进行用户接入选择判断，但在纳什均衡分析随着用户数增加时的计算复杂度高。总结起来说，基于能量优先接入算法的系统能效优于SNRB优先算法；但没有综合考虑到能效、用户数、基站与中继的协作，在进行用户接入分析时遍历所有站点、中继以及用户，模型也复杂，造成系统计算复杂度高。
技术实现思路
目前异构网络节能大多通过网络站点的业务量来进行评估分析的，没有考虑站点地理位置及业务负载分布情况；部分研究方法存在系统复杂度高，不能用于现实网络的问题。本专利技术推出一种低复杂度、高性能、高适用性的异构网络节能策略，将各个站点及服务用户定义成簇，将异构网络场景转化为多个簇结构的区域，在宏站覆盖范围内对各个中继簇进行地理位置及业务负载分布的综合评估，选择出最优中继进行关闭，在此基础上完成节能分析。本专利技术首先以能效优先原则进行用户接入各站点簇的归属判断，自动更新中继簇内成员表及各中继簇的业务负载集合，在此基础上评估出各个中继簇业务负载中心，并结合各中继的地理位置，评估出整个多中继簇的业务负载中心。然后，以多中继簇业务分布中心以及宏站位置建立关闭中继的搜索评估，在系统能效有提升的基础上关闭中继；否则结束中继关闭流程。再次，由宏站计算得出各中继簇基于业务负载权重的中继休眠代价值，并评估出各中继簇的基于位置分布的中继休眠代价值，结合中继簇业务负载及位置分布两个因素，综合评估中继簇的休眠概率代价队列，在此休眠概率代价队列中评估最优被关闭中继，并在满足用户接入及系统能效提升的基础上，优先选择休眠代价最小值的中继进行关闭。I成簇模型的定义考虑一个多用户、用户具有不同速率需求的中继网络。该中继网络中有一个宏基站，M个中继和K个用户，一共M+1个站点，各站点的所有处理信息通过信令统计至运营管理维护平台，即网管(Operat1n Administrat1n and Maintenance, 0AM)进行评估分析中继的关闭。用I和Ik表示所有站点和用户集合。各个站点(含宏站和中继站)都有各自的服务用户，本专利技术将各站点以及服务的用户统称为簇。由宏站形成的簇称为宏簇，由中继形成的簇称为中继簇。在每个簇内，站点即是簇首，其服务的用户即是簇成员，这样就将对整个异构网络的节能分析演变为对网络区域划分后形成的簇的地理位置及业务负载分布的评估分析。系统可以分配给每个用户的最小时频资源块(Time-frequency resourceblock, TFRB)是在频域(180kHz)、时域一个子帧(Ims)上的12个连续的子载波，用W(180kHz*lms)表示。用Nbs和Ni表示宏基站和第i个中继站每秒的TFRB总个数。通过导频检测每个用户可以得到每个可测站点的信号强度，即用户k在站点I (任意中继或宏基站)中的一个TFRB上的接收信噪比SNRu为: 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异构网络分布式动态成簇节能方法，其特征在于，一个以P和Q为焦点，限制条件为|PG|+|QG|≤M的搜索区域，其中P为多中继簇的业务分布中心，Q为宏站位置，所述方法包括如下步骤：(1)由宏站计算每个用户接入中继簇或宏簇的系统能量效率，并以能效优先原则进行接入中继或宏站的选择判断，且获取每个用户能量效率优先接入的簇编号及簇内成员表，在此基础上形成各中继簇和宏簇的用户服务关系及地理区域划分；(2)在各个中继簇中，用户k属于第i个中继簇，即表示第i个中继簇集合，由运营管理维护平台，即网管OAM(Operation Administration and Maintenance)得到中继i到用户k所需要的业务负载ρru(i,k)，(3)获得该簇内用户k在由中继i服务时，宏站为此所带来的负载ρmr(i,k)；(4)更新中继簇内成员表，并更新mi←mi+1；(5)重复步骤(2)‑步骤(4)，更新中用户表，k←k+1，直至所有的簇内用户被遍历完；(6)对各个中继簇，由所述OAM计算该中继簇内所有用户在x轴方向和y轴方向上的业务分布权重；(7)连续执行步骤(6)，直至所有中继簇被检查完，在此基础上求平均，得到中继簇i的业务分布中心Ni，(8)由网管OAM将各个中继簇业务分布中心存入数组集合X，此数组的行为中继簇的个数、列为2，计算评估出多中继簇的业务分布中心P；(9)根据多中继簇的业务分布中心P以及宏站位置为焦点，宏站覆盖半径为半径进行搜索区域构建，并在此区域内进行各个中继的休眠概率判断分析，对此区域内的各个中继来说，在系统能效有提升的基础上关闭中继；否则结束中继关闭流程；(10)计算各中继簇基于业务负载权重的中继休眠代价值Ei(Ni)；(11)根据步骤(7)评估各中继簇的业务分布中心与多中继簇业务分布中心P及宏站位置的欧氏距离和，计算基于位置分布的中继休眠代价值D(Ni,P^Q)；(12)由OAM获得中继簇的综合休眠概率代价队列，在此休眠概率代价队列中评估最优被关闭中继，休眠概率代价值C(Ni,P^Q)最小的中继优先进入休眠；在下一时间片将重复关闭中继的选择过程。...

【技术特征摘要】
1.一种异构网络分布式动态成簇节能方法，其特征在于，一个以P和Q为焦点，限制条件为|PG| + |QG|≤M的搜索区域，其中P为多中继簇的业务分布中心，Q为宏站位置，所述方法包括如下步骤: (1)由宏站计算每个用户接入中继簇或宏簇的系统能量效率，并以能效优先原则进行接入中继或宏站的选择判断，且获取每个用户能量效率优先接入的簇编号及簇内成员表，在此基础上形成各中继簇和宏簇的用户服务关系及地理区域划分； (2)在各个中继簇中，用户k属于第i个中继簇，即AeKi，Ki表示第i个中继簇集合，由运营管理维护平台，即网管OAM(Operat1n Administrat1n and Maintenance)得到中继i到用户k所需要的业务负载P ru(i, k),^ I,/寸-BS ； (3)获得该簇内用户k在由中继i服务时，宏站为此所带来的负载P?(i，k)； (4)更新中继簇内成员表,并更新Hii— nii+1 ； (5)重复步骤(2)-步骤(4)，更新K,中用户表，k—k+Ι，直至所有的簇内用户被遍历完; (6)对各个中继簇，由所述OAM计算该中继簇内所有用户在X轴方向和y轴方向上的业务分布权重； (7)连续执行步骤(6)，直至所有中继簇被检查完，在此基础上求平均，得到中继簇i的业务分布中心Ni, i &l,i ^ BS ； (8)由网管OAM将各个中继簇业务分布中心存入数组集合X，此数组的行为中继簇的个数、列为2，计算评估出多中继簇的业务分布中心P ; (9)根据多中继簇的业务分布中心P以及宏站位置为焦点，宏站覆盖半径为半径进行搜索区域构建，并在此区域内进行各个中继的休眠概率判断分析，对此区域内的各个中继来说，在系统能效有提升的基础上关闭中继；否则结束中继关闭流程； (10)计算各...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤肖虎，童恩，丁飞，潘志文，
申请(专利权)人：东南大学，中国移动通信集团江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32