基于负载转移的异构无线网络基站节能算法研究

【摘要】：近年来由于移动通信技术的蓬勃发展，各种新技术和新业务不断涌现，为了满足用户需求和用户数量的增长，无线网络的规模不断扩大，由此引发的无线网络能耗增长问题引起了人们的广泛关注。为了给用户提供多样化的服务，如今的无线通信系统已经有多种接入技术并存，未来的无线通信系统必将是一个全IP化的异构无线网络。异构无线网络的基站通常互相重叠覆盖，由于无线网络业务量存在时间与空间上的分布不均，大量密集部署的基站在低负载情况下能耗浪费情况严重，因此异构无线网络中的基站节能技术成为研究的热点。 在对基站节能技术的研究总结中发现，多数节能算法在关闭或休眠网络资源时需进行预留资源的计算，通常假设业务到达率服从泊松分布。而网络中全IP业务具有自相似特性，传统的业务流量模型对业务自相似特性的描述能力不足，使得现有节能算法对网络性能的估计不够准确。针对这一问题，本文将一种具有自相似特性的业务流量模型引入基站节能算法研究中，该模型产生的业务流量更加贴近网络业务流量的实际情况，对基站节能算法的设计和优化具有指导意义。 本文在一种适用于异构无线网络协作节能算法的分层半集中式网络结构基础上，提出了一种基于负载转移的异构无线网络基站节能算法，采用设定门限的负载转移策略，给出了完整的小区休眠流程和小区唤醒流程。所提算法能够利用异构无线网络小区间的相互协作吸收低负载小区的业务使其进入休眠状态，降低网络整体能耗。仿真结果证明了所提算法的可行性与节能效果，反映出基于泊松分布的业务流量模型对网络排队性能和算法节能效果估计存在偏差，在今后的研究中应考虑业务的自相似特性对基站节能算法产生的影响。 为避免休眠小区状态的频繁转换，本文引入休眠小区状态持续时间门限，通过模糊神经网络对其进行动态调整。提出了基于模糊神经网络的动态时间门限改进基站节能算法，该算法可根据网络中相关小区的负载情况和容纳门限设置对休眠小区状态持续时间门限进行动态调整。仿真结果表明改进算法在避免高容纳门限下休眠小区状态转换次数的同时减少了时间门限对休眠小区休眠时长的影响。 本文的研究工作和研究成果对异构无线网络基站节能算法的研究具有一定的参考价值。 【关键词】：基站节能 异构无线网络 负载转移 自相似 模糊神经网络
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 论文研究背景9-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 论文的研究意义和创新点14-15
• 1.3.1 论文的研究意义14
• 1.3.2 论文的创新点14-15
• 1.4 论文的主要工作及章节安排15-16
• 第2章 业务流量模型和基站能耗模型16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 业务流量的自相似特性和变化规律16-22
• 2.2.1 业务流量自相似特性16-18
• 2.2.2 自相似业务流量模型18-20
• 2.2.3 无线网络业务负载变化规律20-22
• 2.3 基站能耗模型22-25
• 2.3.1 基站能耗构成22-23
• 2.3.2 能耗模型23-25
• 2.4 异构无线网络协作节能网络结构25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 自相似业务流下异构无线网络负载转移基站节能算法29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 算法描述29-36
• 3.2.1 算法基本思想29-32
• 3.2.2 小区休眠流程32-34
• 3.2.3 小区唤醒流程34-36
• 3.3 算法仿真36-41
• 3.3.1 仿真场景与参数设置36
• 3.3.2 仿真分析36-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 基于模糊神经网络的动态时间门限改进基站节能算法42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 基于模糊神经网络的时间门限动态调整模型42-47
• 4.2.1 模糊神经网络42-44
• 4.2.2 模型描述44-47
• 4.3 算法改进和仿真分析47-51
• 4.3.1 改进算法47-48
• 4.3.2 仿真分析48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 结束语52-55
• 5.1 论文总结52-53
• 5.2 未来展望53-55
• 参考文献55-60
• 作者简介及科研成果60-61
• 致谢61

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