本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種無線密集網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

隨著4G向5G時代的邁進，網(wǎng)絡(luò)越來越密集化，密集網(wǎng)絡(luò)的重疊覆蓋，必然伴隨著能量密度的大大增加，網(wǎng)絡(luò)能效問題，一直是綠色通信領(lǐng)域極其關(guān)注的對象，在資源日益匱乏的今天，提升網(wǎng)絡(luò)能量效率不僅是節(jié)約資源的需求，也是保護環(huán)境的必要。如何在新型5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，提高網(wǎng)絡(luò)整體能量效率，是新一代無線通信技術(shù)亟需解決的重大問題。

當網(wǎng)絡(luò)運營到穩(wěn)態(tài)期，用戶呈現(xiàn)出低移動性特征，每個基站服務(wù)的用戶相對固定，網(wǎng)絡(luò)整體呈現(xiàn)相對穩(wěn)態(tài)；在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，從用戶接入時刻起到網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)相對靜態(tài)，用戶關(guān)聯(lián)的基站基本不變，除非人為因素或自然因素導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)被打破；而在穩(wěn)態(tài)期內(nèi)，無論用戶是否轉(zhuǎn)移，所有基站均處于工作狀態(tài)，小區(qū)能量密度較高，長時間過高的熱量易加快設(shè)備的老化進程；而另一方面，穩(wěn)態(tài)期能量效率相比非穩(wěn)態(tài)期并沒有得到改善，造成了能源的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種無線密集網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化方法，其目的在于降低無線密集網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)態(tài)期的能耗。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種無線密集網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化方法，基于如下網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：宏基站信號覆蓋整個區(qū)域，區(qū)域內(nèi)部署有各種制式異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)微基站(包括無線接入點AP、家庭基站FEMTO、微微基站PICO)組成異構(gòu)無線密集網(wǎng)絡(luò)；宏基站鏈路承載信令，微基站鏈路承載數(shù)據(jù)；服務(wù)器維護基站屬性表和用戶屬性表，基站屬性表實時記錄當前小區(qū)內(nèi)所有基站的屬性信息(包括基站的類型、基站服務(wù)的用戶數(shù)、基站回程鏈路可用帶寬、基站下待轉(zhuǎn)移用戶總數(shù))；用戶屬性表記錄用戶關(guān)聯(lián)的基站和周可供接入基站的信息；能效優(yōu)化方法具體如下：

(1)當網(wǎng)絡(luò)處于穩(wěn)態(tài)期，用戶通過宏基站鏈路周期性地向匯聚服務(wù)器發(fā)送可供接入基站的信息，包括可供接入信號的強度P_s，可供接入基站的ID信息I_s；

(2)根據(jù)基站當前可用帶寬B_avail、可供接入基站的信號強度P_s和可供接入基站的負載比R_load確定用戶的最佳轉(zhuǎn)移基站；

(3)當基站的待轉(zhuǎn)移用戶總數(shù)N_move與基站當前服務(wù)的用戶總數(shù)N_users相等，則將用戶屬性表中待轉(zhuǎn)移用戶的最佳轉(zhuǎn)移基站ID信息I_mt通過宏基站鏈路發(fā)送給各用戶；

(4)用戶接收到最佳轉(zhuǎn)移基站ID信息后斷開當前連接，并關(guān)聯(lián)上最佳轉(zhuǎn)移基站I_mt；

(5)用戶將轉(zhuǎn)移信息反饋到匯聚服務(wù)器，匯聚服務(wù)器根據(jù)轉(zhuǎn)移信息更新用戶屬性表和基站屬性表；

其中，轉(zhuǎn)移信息包括用戶以前連接的基站ID信息與當前關(guān)聯(lián)的基站ID信息。

優(yōu)選地，上述能效優(yōu)化方法，其步驟(1)中，用戶定時向匯聚服務(wù)器發(fā)送可供接入基站的狀態(tài)信息，直至用戶離開小區(qū)；以便匯聚服務(wù)器實時更新基站屬性表和用戶屬性表。

優(yōu)選地，上述能效優(yōu)化方法，其步驟(2)確定用戶的最佳轉(zhuǎn)移基站的方法，包括如下子步驟：

(2.1)匯聚服務(wù)器根據(jù)當前基站屬性表信息獲得每個可接入基站鏈路的可用帶寬B_avail＝B_m/N_users；其中，B_m是指基站回程鏈路的最大可用帶寬，N_users是指用戶當前關(guān)聯(lián)的基站所服務(wù)的用戶數(shù)；

(2.2)根據(jù)當前基站屬性表獲取可供接入基站的負載比R_load＝N_users1/N_users；N_users1是指可供接入基站當前所服務(wù)的用戶數(shù)；

(2.3)根據(jù)可供接入信號的強度屬性logP_s、基站當前可用帶寬B_avail、可供接入基站的負載比R_load獲得相應(yīng)基站的轉(zhuǎn)移因子C_move＝λ_p logP_s+λ_bB_avail+λ_rR_load；

其中，λ_p是指信號強度屬性權(quán)重因子，λ_b是指鏈路可用帶寬權(quán)重因子，λ_r是指的基站負載比權(quán)重因子；λ_p+λ_b+λ_r＝1，λ_r≥1/2；

(2.4)獲取用戶可供接入的所有基站的轉(zhuǎn)移因子，從中選擇轉(zhuǎn)移因子最大值C_mm作為最大轉(zhuǎn)移因子，該最大轉(zhuǎn)移因子所對應(yīng)的基站即為用戶的最佳轉(zhuǎn)移基站；每個用戶都對應(yīng)一個最大轉(zhuǎn)移因子。

優(yōu)選地，上述能效優(yōu)化方法，其包括如下子步驟：

(2.3.1)對接收到的網(wǎng)絡(luò)信號強度屬性logP_s、鏈路可用帶寬屬性B_avail、對應(yīng)基站負載比R_load采用百分制進行標準化；

(2.3.2)根據(jù)加權(quán)和的方式獲得轉(zhuǎn)移因子C_move＝λ_p logP_s+λ_bB_avail+λ_rR_load；其中，λ_p取0.3，λ_b取0.1，λ_r取0.6。

優(yōu)選地，上述能效優(yōu)化方法，確定待轉(zhuǎn)移用戶的方法為：當用戶的最大轉(zhuǎn)移因子C_mm大于閾值C_threshold，則判定該用戶為待轉(zhuǎn)移用戶；

其中，閾值C_threshold根據(jù)環(huán)境能效指標確定；環(huán)境能效指標要求越高，閾值越高；閾值設(shè)置得越高，用戶從當前連接的基站轉(zhuǎn)移到其他基站的條件約苛刻，而最終對網(wǎng)絡(luò)能效優(yōu)化的效果越好。

優(yōu)選地，上述能效優(yōu)化方法，當基站的所有用戶均為待轉(zhuǎn)移用戶，則將所有用戶轉(zhuǎn)移到各自的最佳轉(zhuǎn)移基站；用戶之前關(guān)聯(lián)的基站成為空載基站，進入休眠狀態(tài)。

優(yōu)選地，上述能效優(yōu)化方法，基站屬性表所維護的信息包括基站ID、基站類型、基站服務(wù)用戶總數(shù)、待轉(zhuǎn)移用戶總數(shù)；用戶屬性表所維護的信息包括用戶ID、用戶關(guān)聯(lián)的基站ID信息、最大轉(zhuǎn)移因子、待轉(zhuǎn)移基站ID信息；基站屬性表和用戶屬性表均采用事件觸發(fā)和定時觸發(fā)相結(jié)合的更新機制；

其中，事件觸發(fā)是指：用戶接入成功后將連接成功的確認信息反饋給匯聚服務(wù)器，匯聚服務(wù)器基于該確認信息更新基站屬性表；

定時觸發(fā)是指：用戶接入成功后定時向匯聚服務(wù)器發(fā)送其連接的基站信息，匯聚服務(wù)器基于該基站信息對基站屬性表進行實時更新。

優(yōu)選地，上述能效優(yōu)化方法，對基站屬性表和用戶屬性表采用定時清理機制，由匯聚服務(wù)器定時檢查表項內(nèi)容；當表項在預(yù)設(shè)的時段內(nèi)未更新，則判定用戶已離開小區(qū)(正常離開或意外斷電丟失連接)，更新基站屬性表和用戶屬性表中的屬性信息。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發(fā)明提供的無線密集網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化方法，在異構(gòu)集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上，采取信令鏈路與數(shù)據(jù)鏈路分離模型，根據(jù)用戶的最大轉(zhuǎn)移因子是否達到閾值來判斷基站用戶是否需要轉(zhuǎn)移基站；保證了用戶宿主轉(zhuǎn)移后仍能獲得較高的傳輸效率，發(fā)生用戶轉(zhuǎn)移的基站因不用服務(wù)用戶而進入休眠狀態(tài)，大大減小了小區(qū)內(nèi)整體能耗，從而提升了網(wǎng)絡(luò)整體能量效率，在網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)期具有很高的實用價值；

另一方面，信令與數(shù)據(jù)鏈路分離的架構(gòu)模型充分利用微基站的高速率性能和宏基站高覆蓋范圍性能優(yōu)勢，專門的信令鏈路為信令的傳輸提供高的時效性，在傳輸過程中可大大減少端到端信令傳輸?shù)臅r延，保障了數(shù)據(jù)的高效傳輸和信令的時效性；

(2)本發(fā)明提供的無線密集網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化方法，采用基于用戶接收信號強度、鏈路的可用帶寬和周圍基站與當前關(guān)聯(lián)基站負載比的簡單加權(quán)和方式獲取用戶的轉(zhuǎn)移因子，獲取每個用戶可供接入的基站的轉(zhuǎn)移因子；考慮了用戶接收信號強度和鏈路可用帶寬，保障了用戶轉(zhuǎn)移到新宿主后的傳輸質(zhì)量；

(3)本發(fā)明提供的無線密集網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化方法，采用基于最大轉(zhuǎn)移因子進行轉(zhuǎn)移的策略，保證了一旦用戶擬轉(zhuǎn)移，則轉(zhuǎn)移到臨近基站中傳輸性能最優(yōu)的基站。

附圖說明

圖1是實施例里的異構(gòu)集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖；

圖2是實施例提供的能效優(yōu)化方法中信令交互流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

實施例所提供的無線密集網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化方法，所基于的異構(gòu)集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示意的，一個小區(qū)內(nèi)部署一個LTE作為宏基站；小區(qū)內(nèi)各種微基站重疊覆蓋，包括微微基站(PICO)、家庭基站(FEMTO)和WIFI接入點(AP)；宏基站LTE覆蓋整個小區(qū)，終端配備至少一個網(wǎng)卡的多模用戶在小區(qū)內(nèi)總能接收到宏基站信號。

實施例提供的上述無線密集網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化方法，流程如圖2所示，具體如下：

(1)當網(wǎng)絡(luò)處于穩(wěn)態(tài)期，用戶通過宏基站鏈路周期性向匯聚服務(wù)器匯報周圍可供接入的基站信息，包括周圍基站的信號強度P_s，基站的ID信息I_s；

(2)匯聚服務(wù)器根據(jù)基站屬性表獲得當前可用帶寬B_avail；根據(jù)用戶感知的基站信號強度P_s、該基站當前可用帶寬B_avail和周圍基站最大負載比R_load可獲得該用戶的轉(zhuǎn)移因子C_move；

用戶與其周圍每個可供接入的基站都對應(yīng)一個轉(zhuǎn)移因子，每個用戶都有一個最大轉(zhuǎn)移因子C_mm，每個最大轉(zhuǎn)移因子C_mm則對應(yīng)一個最佳轉(zhuǎn)移基站，該最佳轉(zhuǎn)移基站的ID信息為待轉(zhuǎn)移基站ID信息I_mt，其中C_mm和I_mt作為用戶的屬性記錄在用戶屬性表中；

當用戶的最大轉(zhuǎn)移因子C_mm超過閾值，則判定該用戶為待轉(zhuǎn)移用戶，更新基站屬性表中對應(yīng)基站的待轉(zhuǎn)移用戶總數(shù)N_move；當N_move與基站屬性表中基站當前服務(wù)的用戶總數(shù)N_users相等時，則判定該基站所有用戶都滿足轉(zhuǎn)移條件；實施例中，閾值為80；

(3)用戶收到匯聚服務(wù)器傳來的指示后，按照指示要求斷開當前連接，并關(guān)聯(lián)上ID信息為I_mt的基站；

(4)用戶關(guān)聯(lián)上ID信息為I_mt的基站后，將將轉(zhuǎn)移信息反饋給匯聚服務(wù)器；

(5)匯聚服務(wù)器根據(jù)接收到的轉(zhuǎn)移信息更新用戶屬性表和基站屬性表。

上述無線密集網(wǎng)絡(luò)的能效優(yōu)化方法中，步驟(2)匯聚服務(wù)器為用戶終端選擇最佳轉(zhuǎn)移基站的方法，具體如下：

匯聚服務(wù)器根據(jù)當前維護的基站屬性表信息，獲得每個可接入基站鏈路的可用帶寬B_avail、相應(yīng)基站的負載比R_load；

對接收到的網(wǎng)絡(luò)信號強度屬性logP_s、鏈路可用帶寬屬性B_avail、相應(yīng)基站負載比R_load預(yù)先采用百分制進行標準化，然后采取加權(quán)和的方式獲得相應(yīng)基站的轉(zhuǎn)移因子；轉(zhuǎn)移因子C_move的計算式如下：

C_move＝λ_plogP_s+λ_bB_avail+λ_rR_load

λ_p+λ_b+λ_r＝1，λ_r＞＝1/2

對于用戶周圍可接入的每個基站，都對應(yīng)一個轉(zhuǎn)移因子；選擇該用戶的最大轉(zhuǎn)移因子C_mm，最大轉(zhuǎn)移因子對應(yīng)基站即為用戶的最佳轉(zhuǎn)移基站。

實施例中，logP_s、B_avail、R_load均標準化為百分制，λ_p取0.3，λ_b取0.1，λ_r取0.6，獲取的轉(zhuǎn)移因子C_move為百分制。

在基站能量消耗的量化中，基站的能耗主要包括基本損耗功率P_cst和附加損耗功率P_add；基本損耗功率P_cst是由基站傳輸和處理單元帶來的功耗，視為恒定值；附加損耗功率P_add主要是無線收發(fā)器帶來的功耗，該值隨流量負載的變化微弱變化，可視為恒定值；處于工作狀態(tài)的基站，其總功耗包括基本功耗P_cst和附加功耗P_add；處于休眠狀態(tài)的基站，其總功耗只包括基本功耗P_cst；本發(fā)明提供的這種能效優(yōu)化方法，基于最大轉(zhuǎn)移因子，在保障用戶傳輸效率的前提下大大降低了基站的平均附加損耗功率，從而使能量效率得到大大提升。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。