[发明专利]一种基于贪心算法的WLAN系统AP节能与干扰优化方法

说明书

本发明涉及一种无线局域网(WLAN)系统中无线接入点(AP)节能与干扰的双重协调优化方法，属于通信技术领域。首先对AP设备的能耗进行测量，并且调节AP初始发射功率和信道；然后通过中心控制器实时感知网络负载状态，得到用户与AP的关联矩阵，并建立能耗、干扰、覆盖、用户QoE与AP选择之间的关系模型；最后基于贪心算法完成AP开关调节、AP信道选择、AP发射功率调节以及用户的关联选择。本方法在满足无线覆盖和用户QoE的前提下，能够有效地降低由冗余AP带来的WLAN系统能耗和干扰。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种基于贪心算法的WLAN无线接入点节能与干扰优化方法。

背景技术

当今，随着智能手机和可穿戴设备的兴起，移动互联网得到了迅猛的发展。WLAN作为一种高速便利的移动网络接入解决方案，已经在企业、医院、商圈、学校等区域密集部署，成为用户访问互联网的主流接入方式，然而AP的密集部署也使得WLAN能效与干扰问题更为突出，制约了大规模WLAN的进一步发展。

一方面，大量研究表明WLAN中的AP设备多是根据系统峰值时段流量需求进行规划，但是峰值时段很少发生。当系统中流量业务较少时，大部分AP处于空闲且仍保持开启状态(如：夜间)，这便造成了大量不必要的能源和资源浪费。因此，在保证不损失用户QoE的前提下，设计一种实时有效的节能方案，对降低运营商经济成本和提高资源利用率具有重要意义。目前，研究者多采用关闭冗余AP或调节AP发射功率的方式来实现WLAN的节能。

另一方面，随着WLAN网络的大规模部署，WLAN面临着日益严重的频谱与信道资源紧缺问题，大量的无线接入点在同一空间内互相干扰，严重影响了WLAN的网络接入服务质量，需要进一步研究能够有效降低密集WLAN的干扰协调机制，以真正满足运营商和用户高速、稳定、安全的移动互联网接入需求。最新研究指出，干扰不仅能够影响无线网络的稳定和用户的上网体验，同时也在潜移默化地影响着系统的能耗。根据现有无线通信理论，降低无线网络内的干扰能够增加单个用户与AP间的无线信道容量，使得两者间的吞吐量获得提升。由此可推断出，当两者传输单位数量的信息时，低干扰环境下比高干扰环境下需要的时间更少，即AP为此用户服务的时间更短，消耗的电能更少，这是传统节能文章所没有考虑到的。同时，除了传统的为相邻AP分配正交信道的方法外，关闭冗余AP和调节AP发射功率等方法同样被研究者用在了干扰协调算法研究的领域中。

针对上述关于密集部署的WLAN中冗余AP造成了能源浪费和干扰问题，研究者们展开了大量的研究工作。目前的节能和降低干扰方案主要有：

1、根据AP已连接终端数以及收到的探测报文数目的大小，动态调整AP发送Beacon帧的间隔时间，降低AP发送无线帧的数目以实现节能。

2、利用AP的空间几何位置对WLAN中的AP进行聚簇，即根据AP之间距离的远近将AP划分为不同的簇。在簇中，选出一个主导AP，关闭其他AP的电源，从而达到节能的目的。

3、基于系统历史数据流量分析数据流服从的分布特性，对数据流量进行建模，根据当前数据流量给出系统流量预估模型的预设参数，从而在不同的时段开启不同数量的AP来控制系统的容量以满足网络需求。

4、AP间相互协作，相邻AP交换各自关联用户、最大服务数和相邻AP等信息，并以此为依据筛选出哪些AP可以被关闭。

5、满足AP与用户维持最大的可能速率下，通过功率控制算法降低各个AP的发送功率来最小化相邻AP之间的干扰。

6、有效地部署无线接入点(AP)，确定AP在一组候选位置上的最佳位置，使得AP的数量最小化并且满足用户的服务质量(QoS)要求。

7、利用信道分配算法，使密集部署的AP选择最优的信道减小干扰，更加充分的满足用户的服务质量(QoS)要求。

然而，现有的WLAN系统节能和降低干扰方法主要存在以下问题：