綠色通信中小區(qū)縮放技術(shù)概述

張海清

摘 要：在傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，蜂窩小區(qū)的大小通常是根據(jù)對業(yè)務(wù)負(fù)載流量的估計而固定下來的。然而，蜂窩網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)載流量在空間和時間上具有很大的不均勻性和波動性，這給蜂窩網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和管理帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文介紹了一種可以根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載流量、用戶需求以及用戶信道狀態(tài)信息自適應(yīng)調(diào)整小區(qū)大小的小區(qū)縮放技術(shù)，并研究了物理調(diào)整、基站協(xié)作、中繼、基站休眠等實(shí)現(xiàn)小區(qū)縮放的一些方法。

關(guān)鍵詞：業(yè)務(wù)負(fù)載；小區(qū)縮放；基站休眠；基站協(xié)作

在最近幾十年里，隨著各種無線接入技術(shù)的出現(xiàn)和成熟，無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)得到迅速發(fā)展，蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的用戶數(shù)目和負(fù)載流量也呈爆發(fā)式增長。網(wǎng)絡(luò)管理者總是盡其所能的想要在更經(jīng)濟(jì)的前提下滿足用戶的需求。在每個小區(qū)中，基站向移動用戶發(fā)送公共控制信號和數(shù)據(jù)信號。小區(qū)的大小被定義為移動用戶可以從基站接收到控制信號的區(qū)域。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段，小區(qū)的大小和容量通常是基于高峰負(fù)載的估計而固定下來的。

1 小區(qū)縮放的概念

在本文中，我們提出一種新的可以根據(jù)流量情況自適應(yīng)調(diào)整小區(qū)大小的小區(qū)縮放的概念。小區(qū)縮放有平衡負(fù)載流量和節(jié)省能量消耗的潛力。圖1是一個典型的蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署示意圖，由七個六邊形的小區(qū)組成。一個中心小區(qū)周圍有六個小區(qū)，基站位于每個小區(qū)的中心。移動用戶均勻分布在每個小區(qū)中。如圖2所示，當(dāng)一些用戶進(jìn)入中心小區(qū)使得中心小區(qū)很擁擠，中心小區(qū)可以減小自己的尺寸從而減小擁擠度。相反的如圖3所示，如果一些用戶離開中心小區(qū)，從而導(dǎo)致臨近小區(qū)擁擠，臨近小區(qū)可以縮小自己的大小，同時中心小區(qū)放大自己的尺寸，從而避免任何可能的覆蓋漏洞。如果臨近小區(qū)有很大的容量從而沒有必要縮小自己的小區(qū)大小，中心小區(qū)也可以選擇休眠從而減少能源的消耗。在這種情況下，臨近小區(qū)也可以放大自己的小區(qū)大小從而保證覆蓋范圍，或者通過協(xié)作的方式為剩下的用戶提供服務(wù)。

2 小區(qū)縮放的技術(shù)

許多技術(shù)可以用于小區(qū)的縮放。一個簡單而且直觀的方法是調(diào)整物理參數(shù)，例如基站的發(fā)射功率。除了物理的調(diào)整之外，其他的一些技術(shù)也可以用于小區(qū)縮放。下面將會討論用于小區(qū)縮放的技術(shù)細(xì)節(jié)。

物理調(diào)整：網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的物理參數(shù)調(diào)整有助于實(shí)現(xiàn)小區(qū)縮放，小區(qū)可以通過增加發(fā)射功率來放大，反之亦然。而且，基站天線的高度和角度調(diào)整也可以用來實(shí)現(xiàn)小區(qū)的縮放。這樣的調(diào)整需要額外的機(jī)器設(shè)備的幫助。

基站休眠：當(dāng)基站處于休眠狀態(tài)時，基站中的空調(diào)和其他能量消耗設(shè)備也可以關(guān)閉。基站休眠可以大量降低蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗。在這種情況下，基站休眠的小區(qū)可以看出做縮小為零，從而其臨近小區(qū)放大來保證覆蓋范圍。如圖4所示，當(dāng)中心小區(qū)的用戶比較少時，可以使中心小區(qū)的基站處于休眠狀態(tài)，休眠小區(qū)的用戶由周圍相鄰的基站進(jìn)行服務(wù)。

3 小區(qū)縮放的優(yōu)點(diǎn)

小區(qū)縮放有很多有優(yōu)點(diǎn)，首先，小區(qū)縮放可以將流負(fù)載較大的小區(qū)中的流量轉(zhuǎn)移到負(fù)載較小的小區(qū)中，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。其次，小區(qū)縮放可以用于能量節(jié)省。不同于負(fù)載平衡的使用，小區(qū)縮放可以在負(fù)載足夠低時將將小區(qū)縮小至零。一些基站進(jìn)入休眠狀態(tài)，相應(yīng)的臨近小區(qū)擴(kuò)大來保證覆蓋范圍。因此，小區(qū)縮放可以分散負(fù)載以達(dá)到負(fù)載平衡，也可以集中負(fù)載進(jìn)行能量節(jié)省。在這兩種情況下，資源都會被分配以滿足流量分布，然而，負(fù)載的傳遞方向是相反的。決定什么時間分散負(fù)載以達(dá)到負(fù)載平衡和什么時間集中負(fù)載以達(dá)到能量節(jié)省，是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。

5 結(jié)語

在本文中，小區(qū)縮放的概念被提出來，它可以根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載流量的波動性動態(tài)地調(diào)整小區(qū)大小。小區(qū)縮放不僅可以解決負(fù)載的不平衡，而且減少了蜂窩小區(qū)的能量消耗。通過物理調(diào)整、基站合作和中繼等技術(shù)可以用來實(shí)現(xiàn)小區(qū)縮放。小區(qū)縮放算法在負(fù)載較低時也可以節(jié)省大量的能量，可以在經(jīng)濟(jì)有效的情況下達(dá)到綠色通信的目的。

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