基于協(xié)同通信的無線網絡技術
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1.2 同構廣域與局域網絡的協(xié)同覆蓋
無線蜂窩網中，廣域和局域覆蓋有著不同的功能，共同實現(xiàn)整個目標服務區(qū)域的無縫覆蓋。局域覆蓋的出現(xiàn)是無線網絡蓬勃發(fā)展的結果。網絡早期的鋪設，重心在于解決室外覆蓋存在的問題。隨著多年來網絡規(guī)劃、優(yōu)化能力的提高，室外覆蓋中容易出現(xiàn)的問題都已基本解決，而室內覆蓋的問題越來越突出。
當前實現(xiàn)室內覆蓋的方法為：由室外宏蜂窩同時提供覆蓋區(qū)域內的室內覆蓋，在話務量集中的地方，設置室內微蜂窩，同時解決覆蓋和容量問題。微蜂窩有很多特點，如覆蓋半徑小、發(fā)射功率較小、基站天線置于相對低的地方等，而且微蜂窩信號傳播主要沿著視線進行，衰減小，此外微蜂窩組網也比較簡單。正是由于微蜂窩有著這些特點，為了滿足用戶需求，運營商建設了大量的微蜂窩基站，帶來了大量的電量消耗，造成大量的溫室氣體CO2的排放。因此研究廣域、局域網絡協(xié)同覆蓋技術，具有重要的價值。
1.3 協(xié)同覆蓋綠色技術
基于以上介紹可以知道，當前中國通信行業(yè)多網共存的局面已經形成。而通信行業(yè)的能耗巨大，也已經引起各方面的重視[8]，是當前亟待解決的一個問題。綠色通信是當前研究的一個熱點。當前無線通信網重復建設帶來的資源浪費、環(huán)境污染和電磁環(huán)境惡化等問題，都需要綠色通信技術予以解決。
注意到當前各種基站的固定能耗較大(能耗基本占基站滿負荷運行時能耗的一半以上)，設計新的綠色節(jié)能技術以節(jié)省這部分能耗，對無線通信系統(tǒng)的節(jié)能有著重要意義?；诖?，本文并不研究低層的具體技術以實現(xiàn)網絡的協(xié)同工作，而是從網絡高層進行考慮，研究如何在協(xié)同覆蓋的前提下，通過一定的策略調配不同網絡下的用戶，并關掉部分網絡的基站以節(jié)省固定能耗，使同一區(qū)域共同存在的多種無線網絡的總體服務能力與該區(qū)域中用戶的總體服務需求相匹配，在滿足 QoS要求的前提下，實現(xiàn)網絡整體能耗的降低。核心思想是：在同一覆蓋區(qū)域，如果某種網絡能效高的基站有多余的服務能力為其他網絡能效低的基站下的用戶服務，可以選擇關掉能效低的基站，從而實現(xiàn)整體上的節(jié)能，并同時達到保障服務質量的目的。
對區(qū)域中S中的所有基站進行搜索，將其服務能力與用戶需求進行匹配，在保證用戶服務質量的同時，關掉能效較低的基站。根據(jù)最終匹配的結果，計算區(qū)域S中網絡總能耗區(qū)域S內無線網絡為Wn，其中n=1,2,…,N代表網絡標號;無線網絡Wn下每個基站的固定能耗相同，均為Jn (焦耳);無線網絡Wn對用戶進行服務時，給用戶交互每比特耗能Mn (焦耳/比特);無線網絡Wn下的基站集合為{Bnj}，其中j =1,2,…,N;無線網絡Wn下的用戶集合為{Unk}，其中k=1,2,…,N;無線網絡Wn的第j個用戶的需求為D(Unk);同種基站的服務能力完全相同。
2 異構網絡協(xié)同覆蓋的仿真及結果分析
為分析基于協(xié)同覆蓋的綠色網絡技術對網絡能效比和對用戶的服務能力的提升程度，本節(jié)對兩異構網絡協(xié)同覆蓋的情況進行仿真。由于同構網絡與異構網絡只是在基站之間交互信令時有區(qū)別，因此本節(jié)的仿真結果也同樣適用于同構網絡。
2.1 仿真條件
在歸一化面積為1的正方形區(qū)域S中，存在蜂窩網A，以及其他短距離網絡B。為簡單起見，假定：
(1)A的基站100個，均勻分布于區(qū)域S中;B的基站100個存在于隨機選定的位置上。
(2)A網絡下的所有基站性能指標完全相同，B網絡下也如此。A網絡中基站所能同時服務的用戶數(shù)依次為40，B網絡下基站同時服務的用戶數(shù)為10。
技術分類： 通信 | 2010-12-21
中興通訊技術 張武雄 胡宏林 楊
(3)A網絡中單個基站在無用戶接入時的固定能耗歸一化為2，B網絡的單個基站固定能耗歸一化為1。
(4)A網絡中單個基站對每個用戶進行服務時的邊際能耗(即每增加一個用戶后增加的能耗)歸一化為0.04，B中單個基站對每個用戶進行服務時的邊際能耗歸一化為0.02。
(5)區(qū)域S中，A網絡的用戶數(shù)依次為3 000個，B網絡中為1 000個。用戶位置均服從正態(tài)分布。
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