無線網(wǎng)絡能效與流量建模及性能分析.pdf

1、蜂窩網(wǎng)絡中快速增長的數(shù)據(jù)流量需求以及急劇上升的基礎設施能耗,不僅導致運營商運營成本的增加,而且給環(huán)境帶來碳排放承受壓力,這其中占蜂窩網(wǎng)絡總能耗高達80％的基站能耗問題則尤為突出。從經(jīng)濟效益和環(huán)境保護的角度來說,在滿足蜂窩網(wǎng)絡不斷增長的流量需求的同時,緩解蜂窩網(wǎng)絡能耗使用、提升蜂窩系統(tǒng)能效勢在必行,即需要降低每比特流量的能耗。本文從流量與能效建模以及流量控制的角度研究了蜂窩網(wǎng)絡的節(jié)能問題。
　　從蜂窩網(wǎng)絡運行的角度,本文首先基于流量

2、負載和功耗的空間分布,提出了小區(qū)覆蓋范圍符合Poisson-Voronoi Tessellation(PVT)的隨機蜂窩網(wǎng)絡運行能效模型。推導了典型小區(qū)的流量負載和功耗空間分布,根據(jù)Palm定理,這些結果可直接拓展到整個PVT網(wǎng)絡。進一步地,評估了流量特性、無線信道效應以及干擾對蜂窩網(wǎng)絡能效的影響。數(shù)值仿真結果表明,流量負載的突發(fā)性會導致蜂窩網(wǎng)絡能效的大范圍擾動。同時,為了達到最大節(jié)能水平以實現(xiàn)能效優(yōu)化,應隨流量負載的變化而調節(jié)基站的固

3、定功耗和動態(tài)功耗。
　　其次,從生命周期的角度,本文討論與評估了蜂窩網(wǎng)絡設備制造過程中的能耗,即物化能耗。進一步地,提出了新的包含物化能耗的蜂窩網(wǎng)絡整體能效模型,并研究了基站數(shù)目與覆蓋范圍兩者間的優(yōu)化問題。不同于以往的工作,本文發(fā)現(xiàn)物化能耗在總能耗中占有不可忽視的重要比例。仿真結果證明了物化能耗與運行能耗之間存在折中優(yōu)化。
　　最后,在前面對能效建模分析的基礎上,本文基于流量負載均衡提出了蜂窩網(wǎng)絡的新節(jié)能解決方案。通過對接入