[发明专利]一种超密集异构移动蜂窝网络负载均衡方法

说明书

本发明提供一种超密集异构移动蜂窝网络负载均衡方法，包括以下步骤：S1、将超密集异构移动蜂窝网络覆盖范围空间划分为大小相等的若干个棋盘格，并对每个棋盘格内的平均流量进行周期统计，以获得每个棋盘格内的负载量，并以其表征网络负载的时间波动性和空间差异性；S2、根据每个棋盘格内的负载量，以及超密集异构移动蜂窝网络中每个基站所配置的无线资源，对每个棋盘格对应覆盖服务的基站进行分配。针对4G及后4G移动通信网络中负载量的时变和空间分布不均匀的特点，实现有效的负载均衡，提高4G与后4G超密集异构移动蜂窝网络中无线资源(如，固定频谱带宽与基站固定的发射功率)利用效率与系统容量。

技术领域

本发明涉及4G及后4G移动通信技术领域，尤其涉及一种超密集异构蜂窝网络负载均衡方法。

背景技术

超密集异构蜂窝网络(Ultra dense network，UDN)由于在提升系统容量和改善网络覆盖方面具有出众表现，被认为是第四代移动通信以及第五代移动通信网络组网方式演进趋势之一。其基本思想是在宏蜂窝覆盖范围内的热点地区密集部署大量低功率接入点(Access Node，AN),如，微蜂窝基站(microcell base station,Micro BS)和微微蜂窝基站(picocell base station,Pcio BS)等[Huawei Technologies Inc.,5G:A technologyvision,2013,White paper]。然而，这给传统的蜂窝网络负载均衡带来了新的挑战，这主要是由于，1)重叠覆盖的蜂窝网络架构使得低功率基站不能够有效的吸纳移动用户，即造成大量用户依然附着于高功率宏蜂窝基站，而小功率基站只能吸纳其周边部分移动用户，卸载效果有限；2)移动网络负载分布受用户分布与移动用户不同时间数据访问量的影响，其本身具有时变特性与空间分布式不均匀的特性。因此，有效的负载均衡方法是充分发挥超密集异构蜂窝网络系统容量提升能力与热点覆盖能力的必要技术。

基于小区呼吸(cell breathing)的负载均衡技术是目前产业界与学术界主要关注的方法，其核心思想为：多个邻接小区通过调整所服务用户的数量，达到多个邻接基站间的负载均衡。实现这一思想的方法可分为两类：以功率控制调整基站覆盖范围的直接方式，和以小区边缘或重叠覆盖区域移动用户低载基站重选择的间接方式。文献[Y.Bejerano,S.Han,Cell Breathing Techniques for Load Balancing in Wireless LANs,IEEETrans Mobile Computing,2009,8(6),pp.735-749]提出通过动态改变WiFi接入点导频信号的发射功率进而控制WiFi接入点覆盖范围大小。为降低能耗，文献[L.Le,QoS-Aware BSSwitching and Cell Zooming Design for OFDMA Green Cellular Networks,inProc.IEEE Globecom 2012,pp.1544-1549]设计了基于非协作博弈的功率控制算法。文献[Z.Niu,et.Al,Cell Zooming for Cost-Efficient Green Cellular Networks,IEEECommunications Magazine,2010,pp.74-79]提出了集中式和分布式的小区呼吸策略，以最优化其定义的两个效用函数。文献[Y.Xu,H.Li,Z.Feng,et al.,Energy sustainabilitymodeling and liquid cell management in green cellular networks,in Proc.IEEEICC 2013,pp.4414-4419]、[H.Wang,H.Li,et al.,Liquid Cell Management forReducing Energy Consumption Expenses in Hybrid Energy Powered CellularNetworks,in Proc.IEEE WCNC 2014,pp.1655-1660]研究了小区呼吸对绿色能源供能蜂窝网络能源利用率的影响。