混合能源无线网络中绿色基站分流策略研究

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无线通信网络技术的飞速发展,在为人类生活带来前所未有的便捷的同时,也使得通信业的能耗问题逐渐成为了人们关注的焦点。在无线通信系统的能耗组成结构中,基站所占比例最大,因此如何实现基站节能已经成为了通信行业节能降耗的重要研究方向。绿色基站的引入为传统基站高能耗问题的解决带来了新思路,但鉴于绿色能源具有不稳定和非连续的特点使得网络内可使用的绿色能源量不可控,这会严重影响网络性能并为绿色基站的广泛应用带来挑战,本文为解决此问题提出了相应的绿色基站分流节能算法。本文首先对绿色基站和混合能源基站的概念及应用进行了介绍,对无线通信系统中已有的基站节能方式进行了调研和分类,在此基础上为了解决由绿色能源自身特点所带来的一系列问题,引入了绿色能源预测模型和能量存储模型并对两个模型的算法流程进行了详细阐述,保证了绿色能源的高效、可靠使用。其次,针对不同的网络场景下对网络性能指标的要求以及网络中已存在的业务分流和用户分流两种分流思想,分别提出了单一目标下的业务分流节能策略和多目标下的用户分流节能策略,在节能的同时兼顾了网络性能。本文提出的以用户为中心的绿色基站业务分流节能策略是通过绿色能源预测和能量存储模型准确评估绿色基站的分流能力,在此基础上以最大化用户吞吐量为目标确定每个用户需要分流的业务量大小并按照一定的机制完成分流过程。仿真结果表明,该算法不仅能够显著提升绿色能源的利用率并降低传统能源消耗,实现节能目标。还能够使网络中最多的用户可以达到其最大吞吐量,保证了网络性能。绿色基站除了可以以业务量为单位实现分流,还能够以用户数为单位进行分流,分流的目标也可以从一个扩展到多个。基于此本文又提出了以网络为中心的多目标下的绿色基站用户分流节能策略,该策略是在确定绿色基站的分流能力的基础上,以最大化绿色能源效率和负载均衡的线性加权和为目标计算需要为传统基站分流的用户数,并按照一定的机制完成分流过程。仿真结果表明,该算法能够实现对绿色能源的高效、可靠利用,绿色基站实际分流的用户数可以随着绿色基站总能量的变化而变化,节能效果显著。同时能够以多目标为导向,根据不同的场景分配不同的权重并通过不同的分流过程实现绿色能源利用率与负载均衡间的折中,有效提升网络性能,为负载提供更高质量的服务。
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