【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展以及智能終端的爆發(fā)式增長,各種移動應(yīng)用服務(wù)應(yīng)運而生,從而引起了無線數(shù)據(jù)流量的指數(shù)級增長。無線網(wǎng)絡(luò)接入導致的能源消耗也隨之增長,引起了能源緊縮與經(jīng)濟環(huán)境問題。與此同時,用戶對無線網(wǎng)絡(luò)的通信性能要求也越來越高。基于此,由不同功耗、不同覆蓋范圍且具有能量收集供能的蜂窩形成的綠色異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)受到了越來越多的關(guān)注。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠提供高速,高性能,高能效的無線接入。但是密集部署的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)也面臨著如下技術(shù)挑戰(zhàn):1)隨機收集的新能源不能穩(wěn)定的為基站供能,限制了網(wǎng)絡(luò)性能的提升;2)基站之間的干擾與能量分配問題面臨著用戶服務(wù)質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)能耗的折中;3)基站之間的能量合作受新能源的時間和空間特性影響。因此,本文為了提升網(wǎng)絡(luò)能效、降低電網(wǎng)能耗和提高用戶服務(wù)質(zhì)量,考慮上述挑戰(zhàn)做了以下幾個工作:1)基于用戶關(guān)聯(lián)和能量合作降低電網(wǎng)能耗。由于新能源的間斷性和隨機性,新能源供電的網(wǎng)絡(luò)不能夠給時變的移動負載提供穩(wěn)定的能量供應(yīng)�；诨旌夏茉垂╇姷漠悩�(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò),研究同時考慮能量分享和負載轉(zhuǎn)移的問題。負載轉(zhuǎn)移的問題和能量分享問題相互耦合使得優(yōu)化問題復雜化。首先,建立有能量合作的用戶關(guān)聯(lián)問題以最小化異構(gòu)蜂窩的電網(wǎng)能耗。接著,通過貪婪解耦將優(yōu)化問題分解為兩個子問題,即有能耗意識的用戶關(guān)聯(lián)子問題和能量合作子問題。采用縮放和拉格朗日對偶解耦求解用戶關(guān)聯(lián)子問題,用多對多匹配博弈求解能量合作子問題。最后,通過仿真驗證了所提出算法的有效性,和其他算法相比能更好的節(jié)約電網(wǎng)能耗。2)針對混合能源供電的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),研究了有用戶時延和跨層干擾限制的資源分配問題。由于兩層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)采用同頻部署的方式,異構(gòu)存在跨層干擾問題�；诖�,考慮了有延時意識和干擾意識的兩層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)能效資源分配問題。其中宏基站采用電網(wǎng)供電,微基站采用混合能源供電方式。建立聯(lián)合考慮流量控制、資源分配和新能源調(diào)度的優(yōu)化問題,以最大化小基站用戶的時均能效。考慮到在時間和空間上呈動態(tài)變化的新能源和移動用戶負載數(shù)據(jù)的隨機到達性,基于李雅普洛夫優(yōu)化提出具有時延意識的能效資源分配算法。在有限容量的數(shù)據(jù)緩存和存儲設(shè)備下,證明了所提出的算法能夠無限逼近最優(yōu)解。最后,仿真結(jié)果顯示所提出的算法更高效,也再次證明了理論分析。3)針對混合能源供電的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),研究了跨層干擾限制的資源分配和能量合作問題。同頻部署的兩層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)存在跨層干擾問題。引入智能電網(wǎng)使得基站之間能夠進行能量合作,讓不均勻的新能源能夠得到有效的利用�；诖�,考慮了有干擾意識的兩層異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)能效資源分配問題。建立聯(lián)合考慮無線資源分配、新能源調(diào)度以及能量合作的優(yōu)化問題,以最大化小基站用戶的時均能效。通過Lyapunov優(yōu)化方法,設(shè)計在線的無線資源分配算法、新能源調(diào)度和合作算法。然后,通過理論分析證明了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。最后,通過數(shù)值仿真結(jié)果驗證了所提出的算法。
【圖文】：

圖 1 1 蜂窩網(wǎng)絡(luò)能耗組成[8]Fig 1 1 The Energy Consumption of Cellular Network[8]也正加大基站的部署[11]。如此大規(guī)模的基站部署，將導致通息通信技術(shù) (ICT,Information Communicaion technology）行能耗的 8%，如果不采取相應(yīng)的措施，2020 年這一數(shù)字將翻將近 600 億千瓦時。數(shù)據(jù)負載的快速增長將會使網(wǎng)絡(luò)的能耗臺智能手機傳輸一個小時的視頻，一年累計的能耗將超過兩來越多的研究著眼于能效調(diào)度和資源分配分配。其旨在滿的數(shù)據(jù)傳輸并減小整體網(wǎng)絡(luò)的消耗。實際中，我們以更大的傳輸速率。但傳輸功率越大，其造成的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的干擾傳輸速率之間并不是線性關(guān)系。因此，就需要進行基于能效能效為基礎(chǔ)的調(diào)度策略按約束分為兩類，耗約束的調(diào)度策略。在異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，每個基站都有最大

圖 1 2 基站能耗分布[8]Fig 1 2 Energy Consumption Distribution of Base Stations[8]比重較大。提高功率放大器轉(zhuǎn)換率可節(jié)約基站能耗。具有休換很少的能量為熱能，能提供高效的能量供給。據(jù)研究表明在優(yōu)化比可以提升到 70%[17]。構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)均是以峰值負荷為導向建立的，而基站的負載其8]。在大多數(shù)情況下，異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的負載并不均衡。有的基低。在負載低的情況下，基站仍然工作，這會造成大量的能基站，，能夠有效的節(jié)能。據(jù) [19] 研究顯示，在負載低時，通30% 的能量。在 HetNets 中，宏基站以其高發(fā)射功率提供基站的休眠策略用于提高能效。通過合理的決定何時休眠基站激活基站、激活哪個基站，我們可以節(jié)約大量不必要的能量
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 段亞林;謝永斌;;基于LTE的綠色小基站研究[J];信息通信;2015年03期

本文編號：2635069