适配于业务的无线网络动态资源管理和优化

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随着以智能手机为代表的智能移动终端的普及,越来越多的用户通过无线移动通信网进行数据业务传输。在此趋势下无线网络不仅要面对大量数据业务的传输需求,而且要面对用户服务质量提升的需求,例如降低数据传输时延。为了满足数据业务服务需求,网络一方面在空口物理层上使用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM)等先进技术提升物理层传输比特率;另一方面使用同频复用、密集覆盖、异构网络在网络层面上提升容量,降低用户数据传输时延。另外大量部署的基站增加了网络能耗。网络节能也是需要解决的问题。在实际网络中数据业务往往在空间上、时间上是不均匀分布的。业务的空间、时间分布不均匀性常造成网络性能下降、能量浪费等问题。业务的空间分布不均匀性造成网络负载不均衡,用户数据传输时延增加。而业务时间分布的不均匀性会造成低业务量时段能量浪费。所以我们需要进行适配于当前业务的无线网络动态资源管理和优化以提升性能,降低能耗。本论文首先从业务空间分布方面,考虑频谱资源适配于业务空间分布的无线网络资源管理。所提算法通过在整个蜂窝网络中对各个基站进行动态频谱配置以适配当前业务的空间分布不均匀性,降低网络平均时延。算法将基于流级建模(Flow-level Model)描述基站对数据业务的动态传输过程并且计算时延、负载等统计性能。在采用部分频率复用的思想进行干扰协调的基础上,算法以图最大独立集染色的方法进行子带分配。最终算法实现了降低网络数据业务平均时延的目标。算法同时实现了负载均衡和干扰协调。并且算法从频谱分配的角度解决负载不均衡问题,对比已有动态用户归属算法避免了用户由邻居基站服务而造成的接收信号减弱、特别是干扰增强。分析与仿真结果表明所提算法能够降低网络平均时延,改善用户性能,特别是小区边缘用户的性能。然后论文在适配于业务时间分布方面,考虑能量资源适配于业务时间分布的资源管理。在异构网络场景中,提出了一个适配于业务时间不均匀性的微基站动态休眠策略以实现节能。所提策略根据传输中数据流数目以及休眠控制参数来动态切换微基站工作状态,利用无业务传输的时间间隔进行基站休眠。算法利用了宏微协调,通过宏基站协作增加了微基站休眠的能耗节省。算法利用flow-levelmodel建模基站的服务和休眠过程,然后通过一个双层马尔科夫状态转移图以及相应的全局平衡方程求解得到了所提算法的能耗与时延的闭式表达。最后算法通过求解最优能耗-时延折中得到了满足平均时延要求且能耗最小的休眠控制参数。分析与仿真结果表明所提算法在低业务量场景下能够达到节能效果。
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