[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

摘要

本发明公开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，包括：将移动蜂窝网络中的每个基站的覆盖区域划分为个相同的网格，；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无向图，移动蜂窝网络到无向图的映射关系为：以基站和网格作为无向图的一个顶点，以基站和网格之间的连接作为无向图的一个边；对无向图各个边赋以流量权重；对各基站进行能量优化配置，包括基站开关配置和基站覆盖面积的调整。本发明将流量负载引入到能量优化中，能够在保证服务质量的同时使一些基站进入睡眠模式来提高能量效率。

主权项

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。