基于C-RAN架构的无线网络资源管理的研究

发布时间：2017-10-21 14:41

  本文关键词：基于C-RAN架构的无线网络资源管理的研究

  更多相关文章： C-RAN 资源管理 频谱效率 能量效率

【摘要】：随着移动业务的快速发展和智能设备的更新换代,数据流量呈现了爆发式增长,网络能耗也随之大幅度增加。由于频谱资源的稀缺,满足用户日益增长的流量需求将给无线网络运营商带来巨大的挑战。近年来,一种新的无线接入网架构——云无线接入网络(Cloud Radio Access Network, C-RAN)应运而生。在C-RAN架构中,传统的基站分成无线射频单元(Remote Radio Heads, RRHs)和基带处理单元(Baseband Units, BBUs)这两部分,所有的RRHs分布在远程站点共享运行在云中心的BBU资源池。通过资源处理集中化，，能够更有效地根据小区负载和用户的服务质量(Quality of Service, QoS)需求,综合利用计算资源、频谱资源和能量资源。但是在C-RAN这种新的无线接入网架构中,传统的无线网络资源管理机制将面临新的挑战,需要进一步优化。本文主要关注基于C-RAN架构的无线网络资源管理的研究,主要考虑从频谱效率和能量效率这两个方面进行优化,目标是提高基于C-RAN架构的无线网络的频谱和能量利用效率。主要贡献如下：在频谱效率方面,研究基于C-RAN架构的家庭小区网络频谱效率优化问题。在传统的家庭小区网络中，频谱效率优化机制可以通过合适的频谱资源分配机制来有效地解决干扰问题,提高频谱利用效率。但是,这些机制大多数都不考虑用户的QoS需求,而用户的QoS需求通常是无线网络所需要考虑的重要因素之一。因此,本文考虑到传统的频谱资源分配机制的优点与缺点,充分利用C-RAN架构按需分配的优势,提出了一种新的QoS感知的按需动态频谱资源分配机制,从而解决家庭小区网络的干扰问题,提高频谱利用效率。仿真结果表明了本文所提的频谱资源分配机制相比于两种其他基准机制可以有效地减小家庭小区用户的中断概率,提高频谱利用效率。在能量效率方面,研究基于C-RAN架构的无线网络能量效率优化问题。在传统的无线网络中,能量效率优化机制主要关注RRH传输能耗。但是，在基于C-RAN架构的无线网络,BBU处理能耗会随着RRH的负载动态变化,它也是基于C-RAN架构的无线网络能耗的重要组成部分。因此,本文联合优化RRH传输能耗和BBU处理能耗,建立了新的基于C-RAN架构的无线网络能耗优化模型,提出了一种新的QoS保证的功率控制机制,以此达到节能和提高能量利用效率的目的。同时,分析了网络能耗、BBU处理能耗、RRH传输能耗与RRH的负载之间的关系,证明了在基于C-RAN架构的无线网络中全负载模式无法保证网络能耗达到最小,这不同于传统的无线网络的结论。仿真结果也表明了本文所提的功率控制机制接近于最优的功率控制机制,优于传统的功率控制机制,可以显著地减小网络能耗,提高能量利用效率。
【关键词】：C-RAN 资源管理 频谱效率 能量效率
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景和意义13-16
• 1.2 基于C-RAN架构的无线网络面临的挑战16-17
• 1.3 论文主要内容及结构17-19
• 第二章 基于C-RAN架构的无线网络资源管理问题19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 C-RAN架构19-22
• 2.2.1 C-RAN的组成19-20
• 2.2.2 C-RAN的部署场景20-22
• 2.3 无线网络资源管理22-28
• 2.3.1 问题分析22-24
• 2.3.2 相关研究24-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 基于C-RAN架构的家庭小区网络频谱效率优化机制29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 系统模型29-31
• 3.3 QoS感知的按需动态频谱资源机制31-36
• 3.3.1 固定频率子带分配31-33
• 3.3.2 按需动态频率子带分配33-36
• 3.4 仿真分析36-40
• 3.4.1 仿真场景与参数设置36-37
• 3.4.2 仿真结果与分析37-40
• 3.5 本章小结40-43
• 第四章 基于C-RAN架构的无线网络能量效率优化机制43-61
• 4.1 引言43
• 4.2 系统模型43-48
• 4.2.1 网络模型43-45
• 4.2.2 能耗模型45-46
• 4.2.3 问题建模46-48
• 4.3 QoS保证的功率控制机制48-53
• 4.3.1 固定BBU开启数目下的功率控制算法48-52
• 4.3.2 非固定BBU开启数目下的功率控制算法52-53
• 4.4 仿真分析53-59
• 4.4.1 仿真场景与参数设置53-54
• 4.4.2 仿真结果及分析54-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 结束语61-65
• 5.1 论文总结61-62
• 5.2 研究展望62-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-71
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 ZHAI GuoWei;TIAN Lin;ZHOU YiQing;SHI JingLin;;Load diversity based optimal processing resource allocation for super base stations in centralized radio access networks[J];Science China(Information Sciences);2014年04期

本文编号：1073918