[发明专利]移动蜂窝网络中基于流量的网格状能量优化方法

权利要求书

1.一种移动蜂窝网络中基于流量负载的网格状能量优化方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：将移动蜂窝网络中的每个基站的覆盖区域划分为m个相同的网格，m>2；

步骤二：将各基站的流量分别均分到各自的网格中；建立各个基站与所有网格之间的连接关系的如式（1）所示的无向图，所述移动蜂窝网络到无向图的映射关系为：以基站i和网格k作为无向图的一个顶点，以基站i和网格k之间的连接作为无向图的一个边，并且无向图的边满足式（2）所示的关系；

G=（V,E）           （1）

式（1）和式（2）中，G代表无向图，V代表无向图中的顶点的集合，E代表无向图中边的集合，e_i,k代表无向图的边；2≤i≤n，n代表移动蜂窝网络中所有基站的总数，n>2，k代表第k个网格，2<k≤m；

步骤三：根据公式（3）对无向图的各个边e_i,k赋以权重

Pei,k=Pαi×βk---(3)]]>

式（3）中，权重表示基站i去承载网格k的流量负载时基站i需要消耗的能量，表示基站i中流量负载和能量消耗之间的转换系数，β_k表示网格k内的流量负载；

步骤四：执行以下四种方案中的任一种：

方案一：对公式（4）所示的能量优化方程进行求解；

minΣei,k∈EPei,k×Iei,k+Σi=1nPi,steady×ISi]]>

s.t.Σei,k∈Eβei,k×Iei,k≤Ci,∀i∈1...n]]>

Σei,k∈EIei,k≥1,∀k]]>

Σei,k∈EIei,k-Isi×Nsi≤0,∀i∈1...n---(4)]]>

Iei,k∈{0,1},∀ei,k∈E]]>

Isi∈{0,1},∀i∈1...n]]>

式（4）中，P_isteady代表基站i的固定能量开销，代表基站i是否应该为网格k提供服务，代表基站i是否开启；代表无向图的边上所承载的流量负载，C_i代表基站i所能承载的最大流量负载量，代表无向图中连接到基站i的边的个数；

根据以上对公式（4）的求解结果对各基站进行能量优化配置，所述能量优化配置包括基站开关配置和基站覆盖面积的调整：若则开启基站i；若则关闭基站i；若则调整基站i的覆盖范围以使基站i覆盖网格k；若则不调整基站i的覆盖范围；

方案二：对公式（5）所示的能量优化方程进行求解；

minΣei,k∈EPei,k×Iei,k+Σi=1nPi,steady×(1-Isi)]]>

s.t.Σei,k∈Eβei,k×Iei,k≤Ci,∀i∈1...n]]>

Σei,k∈EIei,k≥1,∀k]]>

Σei,k∈EIei,k-(1-Isi)×Nsi≤0,∀i∈1...n---(5)]]>

Iei,k∈{0,1},∀ei,k∈E]]>

Isi∈{0,1},∀i∈1...n]]>

式（5）中，P_i,steady代表基站i的固定能量开销，代表基站i是否应该为网格k提供服务，代表基站i是否开启；代表无向图的边e_i,k上所承载的流量负载，C_i代表基站i所能承载的最大流量负载量，代表连接到无向图中基站i的边的个数；

根据对公式（5）的求解结果对各基站进行能量优化配置，所述能量优化配置包括基站开关配置和基站覆盖面积的调整：若则关闭基站i；若则开启基站i；若则调整基站i的覆盖范围以使基站i覆盖网格k；若则不调整基站i的覆盖范围；

方案三：对公式（6）所示的能量优化方程进行求解；

minΣei,k∈EPei,k×(1-Iei,k)+Σi=1nPi,steady×Isi]]>

s.t.Σei,k∈Eβei,k×(1-Iei,k)≤Ci,∀i∈1...n]]>

Σei,k∈E(1-Iei,k)≥1,∀k]]>

Σei,k∈E(1-Iei,k)-Isi×Nsi≤0,∀i∈1...n---(6)]]>

Iei,k∈{0,1},∀ei,k∈E]]>

Isi∈{0,1},∀i∈1...n]]>

式（6）中，P_i,steady代表基站i的固定能量开销，代表基站i是否应该为网格k提供服务，代表基站i是否开启；代表无向图的边e_i,k上所承载的流量负载，C_i代表基站i所能承载的最大流量负载量，代表无向图中连接到基站i的边的个数；

根据对公式（6）求解的结果对各基站进行能量优化配置，所述能量优化配置包括基站开关配置和基站覆盖面积的调整：若则开启基站i；若则关闭基站i；若则不调整基站i的覆盖范围；若则调整基站i的覆盖范围以使基站i覆盖网格k；

方案四：对公式（7）所示的能量优化方程进行求解；

minΣei,k∈EPei,k×(1-Iei,k)+Σi=1nPi,steady×(1-Isi)]]>

s.t.Σei,k∈Eβei,k×(1-Iei,k)≤Ci,∀i∈1...n]]>

Σei,k∈E(1-Iei,k)≥1,∀k]]>

Σei,k∈E(1-Iei,k)-(1-Isi)×Nsi≤0,∀i∈1...n---(7)]]>

Iei,k∈{0,1},∀ei,k∈E]]>

Isi∈{0,1},∀i∈1...n]]>

式（7）中，P_i,steady代表基站i的固定能量开销，代表基站i是否应该为网格k提供服务，代表基站i是否开启；代表无向图的边e_i,k上所承载的流量负载，C_i代表基站i所能承载的最大流量负载量，代表无向图中连接到基站i的边的个数；

根据对公式（7）求解的结果对各基站进行能量优化配置，所述能量优化配置包括基站开关配置和基站覆盖面积的调整：若则关闭基站i；若则开启基站i；若则不调整基站i的覆盖范围；若则调整基站i的覆盖范围以使基站i覆盖网格k。