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无线通信中的绿色自组织技术

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2.3 异构融合网络中的绿色协作技术

基于对未来全融合化网络的畅想，各种异构形式的接入网络资源可被看作一个整体资源环境提供给用户，从而对各种用户需求屏蔽具体的接入网络形式，使得各种类型的接入网络真正成为用户所共享的资源。我们可通过资源感知和控制层的设计，为各种高层协议(如网络层)提供统一的接口，达到屏蔽不同无线接入技术差异的目的。当然，实现网络重构和异构网络协作服务，没有SON这一交互平台是不行的。

在异构网络绿色协作优化模型中，业务在不同的接入网络得到同时承载。网络通过异构网络间的绿色协作，从而降低整个融合网络的能量消耗。另外，为了提高网络绿色融合策略对环境的适应性，降低策略生成过程的复杂度，提高终端业务对网络环境变化的快速反应能力，提高网络融合的能效，系统必须引入网络融合策略库的概念。当需要进行网络融合时，从策略库中选择合适的策略，根据当前的网络环境及业务需求，修改策略的部分权值，即可生成网络融合方案。策略库与各层协议之间的关系如图4所示。为了适应感知信息的不完全性，策略库中的策略需要通过自学习的方式进行更新。依据输入信息，修正各策略映射函数中的可变参数，可实现策略的更新。

不同网络承载不同业务时的能耗指标是指导异构网络绿色融合策略的重要参量。首先应建立单一网络的能耗评估模型，细化其承载不同QoS需求的业务时的能耗等级；其次联合多个异构网络的能耗模型构建融合决策库，以学习算法寻找最优的绿色融合方案。

网络融合技术为高效利用无线频谱资源、网络资源提供了保障，为用户提供了丰富多彩的业务。与此同时，运营商可以充分利用现有的网络资源，以用户为中心，通过异构网络间的绿色协作以及节点SON功能，使得业务在不同的接入网络得到同时承载，降低整个融合网络的能量消耗，并在SON架构下实现异构网络间的绿色协作，从而有效地降低运营成本，增强竞争力。

2.4 基于业务的智能动态组网技术

在未来IMT-Advanced系统中，由于中继节点以及基站间协作技术(CoMP)的引入，使得网络中网元设备不断增加，且具有相互沟通、相互协调的能力。运营商通过业务预测掌握了业务的"潮汐"特性之后，便可以动态地对网络资源进行调配，使得网络资源和网络架构也随着业务"涌动"起来。在图5中，运营商可根据用户业务的不同，动态地调整网络的组网形式。当预测到小区或小区中的某些区域在某一时段业务量较轻，甚至为零时，则可以智能地关断部分网络设备，从而大大节约网络的能量消耗。借助SON的技术架构，运营商可以针对不同业务的需求，建立自主管理与控制模型，实现资源的智能、动态、优化管理，显著提升无线网络的资源和能量效率。

绿色网络期望在保证用户体验的前提下，尽可能地使网络设备进入休眠或关断状态，从而降低网络的能耗。然而部分设备的休眠或关断往往会导致周围网络的负载加重甚至不堪重负。通过业务流动性管理可使因网络休眠而产生的负载被负载较轻的小区逐级吸纳，从而既保证了网络的绿色运营又解决了相应的负载均衡问题。

智能动态组网技术在节约能耗的同时也给网络设计带来了其他诸多挑战，产生了一系列问题：智能动态组网技术在节约能耗的同时给网络设计带来了挑战；处于休眠状态的网元设备如何唤醒，唤醒时刻如何确定；当部分设备休眠时，如何保证所有用户的QoS需求；当网络中部分设备休眠时，采用多跳的方式为用户提供服务，就必须要以良好的路由技术为支撑，如何保证要为网络通信单元寻找一条可达的路径，同时兼顾网络实际的负载情况；在SON框架下如何基于业务预测实现节点相互协商；在部分网元设备休眠的情况下，如何同样保证高质量的用户体验。这些问题都有待深入研究。

3 基于负载流动和覆盖协商的节能算法示例

以未来IMT-Advanced系统为例：其节电策略着重考虑网络侧，而具体途径需要通过小区、扇区的关闭或休眠、信道的关闭或休眠来实现。下面以小区关闭为例来介绍基于负载流动和覆盖协商的节能算法。

关闭小区实现节电原理如图6所示。红色小区尽全力吸收绿色小区的用户，直到自己满负荷后停止；此时蓝色小区继续吸收绿色小区用户，直至其空载；这时，绿色小区完全没有业务，可以选择休眠，直到新的业务激活它。这里我们对全网按照一定的标准执行节电策略，便可选出可以进行休眠的小区集合进行休眠，从而达到网络节电的目的。此策略可以周期性地对全网执行。

在SON框架下，可对节电策略进一步增强，如图7所示。红色小区负载很重，甚至过载，此时不能再接入新的用户，若强行吸纳绿色小区的负载，则原有用户的QoS将不能得到很好的保障。但此时，若红色小区选择与蓝色小区做移动性负载均衡(MLB)来分流掉自己的部分负载就可以产生新的容量来吸收绿色小区的用户。在邻小区无法完全吸收轻负载小区用户的情况下，让邻小区强制与它的其他邻小区做负载均衡，从而空出容量，进一步吸收完轻负载小区的用户，使更多轻负载小区进入休眠小区集合，进而增强整个网络的节电性能，并保证整个网络用户的QoS。当然，如果在邻小区吸收到自己满载后，仍未吸纳完目标小区的业务，则可逐级转移负载，直到轻负载小区实现空载为止。虽然负载流动的目的是为了节电，但其同时也将移动性负载均衡(MLB)与节电(ES)联动了起来，在某些场景下，既达到了节电的目的，又实现了负载的局部均衡。

更进一步，在邻小区通过负载转移仍无法完全吸收轻负载小区用户的情况下，如图8所示的情况(轻载小区的用户在邻小区的覆盖边界外不远，无法通过转移负载实现小区空载)，则目标小区可通过与邻小区协商调整覆盖参数，调整各自覆盖范围，强制吸收轻载小区用户，实现轻载小区完全空载，从而扩大休眠小区集合，增强网络节电性能。此时，SON为基站提供了交互协商的平台。