Femtocell基站休眠機(jī)制研究

張永棠

(1.廣東東軟學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系， 廣東佛山528225;2.江西微軟技術(shù)中心, 南昌330003)

Femtocell基站休眠機(jī)制研究

張永棠1,2

(1.廣東東軟學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系， 廣東佛山528225;2.江西微軟技術(shù)中心, 南昌330003)

Femtocell基站是解決蜂窩覆蓋問(wèn)題的一種有效途徑，然而Femtocell基站大能耗已成為一個(gè)緊迫的問(wèn)題。分析了Femtocell基站傳統(tǒng)的固定周期休眠機(jī)制算法，提出了兩種改進(jìn)的自適應(yīng)休眠機(jī)制。其設(shè)計(jì)思想分別為: 改進(jìn)方案A通過(guò)引入休眠周期因子改變?cè)鲩L(zhǎng)倍數(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整休眠周期；改進(jìn)方案B通過(guò)上一次休眠周期狀態(tài)的階數(shù)來(lái)確定初始休眠的間隔時(shí)間，降低休眠模式下的能量消耗。并對(duì)兩種改進(jìn)的休眠方案進(jìn)行Markov分析和Matlab仿真，結(jié)果表明，兩種改進(jìn)休眠方案均有比較大的能量改善，改進(jìn)方案A比較適應(yīng)環(huán)境變化小、通話(huà)率高的單基站通信；改進(jìn)方案B能在通話(huà)率波動(dòng)比較大的范圍內(nèi)保持良好性能，且性能最好，適應(yīng)多基站協(xié)作的通信。

Femtocell；休眠機(jī)制；馬爾科夫分析；基站節(jié)能；通話(huà)率

引言

Femtocell基站是近年來(lái)興起的一種能量消耗低、費(fèi)用低、用戶(hù)自己安置的蜂窩基站，它的覆蓋范圍一般為幾十米。Femtocell基站被認(rèn)為是一種解決蜂窩覆蓋問(wèn)題的很有前途的方案，它可以減小宏基站的負(fù)擔(dān)、供應(yīng)增值業(yè)務(wù)，如IPTV[1]。然而在Femtocell基站大范圍推廣的情況下，它的能量消耗和環(huán)境可持續(xù)將成為一個(gè)緊迫的問(wèn)題。作為網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，F(xiàn)emtocell的數(shù)量也在逐年遞增。根據(jù)ABI調(diào)查[2]，2016年底全球Femtocell基站的數(shù)量超過(guò)8500萬(wàn)臺(tái)。假設(shè)每個(gè)Femtocell需要12 W的功率(105.12 kWh/annum)，則所有的Femtocell的年能耗高達(dá)9億 kWh?？梢?jiàn)Femtocell能耗是個(gè)緊迫的問(wèn)題。

在休眠機(jī)制方面，之前也有些針對(duì)Femtocell基站休眠的相關(guān)研究，如Femtocell基站能耗方面綜述文獻(xiàn)[3-5]，在Femtocell基站運(yùn)行前期，沒(méi)有過(guò)多的考慮其自身工作能耗，都是以長(zhǎng)時(shí)間全激活狀態(tài)工作。文獻(xiàn)[6]中提出了“空閑模式”的方案，用“嗅探器”(Sniffer)來(lái)檢測(cè)用戶(hù)通信。這個(gè)方案相對(duì)于以前的方案能量消耗減少了37.5%。然而文獻(xiàn)[7]提出的方案仍可進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，它引入的空閑模式中有“嗅探器”的相關(guān)硬件的進(jìn)程不停地工作著。盡管這部分能量在Femtocell基站總體能量消耗中占比不大，但在實(shí)行Femtocell推廣政策[8]、大面積部署時(shí)，這部分能量還是比較大的。因而本文對(duì)休眠機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)，將嗅探器進(jìn)行周期運(yùn)行，從而完善Femtocell基站的休眠機(jī)制，并對(duì)傳統(tǒng)固定周期休眠算法的休眠時(shí)間間隔設(shè)置提出了兩種改進(jìn)方案。

1Femtocell基站的硬件能耗

Femtocell基站硬件設(shè)計(jì)的高層次示意圖如圖1所示，它包括一個(gè)微處理器來(lái)負(fù)責(zé)執(zhí)行和管理標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)線(xiàn)電協(xié)議棧和相關(guān)的基帶處理。同時(shí)設(shè)計(jì)中還包含一個(gè)FPGA(Field-Programmable Gate Array)和一些其他的綜合電路用來(lái)執(zhí)行很多功能，比如說(shuō)數(shù)據(jù)加密、硬件認(rèn)證和網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(Network Time Protocol，NTP)等[9-10]。當(dāng)完全激活處于工作狀態(tài)時(shí)，硬件電路的能量消耗總共為10.2 W，并且從能量供應(yīng)上的使用效率為85%。來(lái)自電源插座中能量總共為12 W。

圖1Femtocell基站硬件設(shè)計(jì)的高層次示意圖

2Femtocell休眠機(jī)制及模型

2.1休眠機(jī)制

Femtocell基站休眠機(jī)制流程圖如圖2所示。

圖2Femtocell基站休眠機(jī)制的流程圖

開(kāi)始時(shí)，F(xiàn)emtocell基站處于空閑模式即導(dǎo)頻發(fā)射和相關(guān)程序都關(guān)閉，嗅探器以一定的休眠間隔在宏蜂窩的上行頻段進(jìn)行測(cè)量[11]。這些測(cè)量使得Femtocell基站可以基于上行鏈路信號(hào)強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)到用戶(hù)在它的覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行通話(huà)。當(dāng)一個(gè)在Femtocell基站覆蓋范圍內(nèi)的一個(gè)用戶(hù)向宏蜂窩發(fā)出呼叫時(shí)，嗅探器會(huì)檢測(cè)到在接受到的上升鏈路頻段的能量上升。當(dāng)接收到信號(hào)能量的強(qiáng)度超過(guò)某一個(gè)提前設(shè)定的閾值時(shí)，被檢測(cè)到的用戶(hù)就認(rèn)為是距離潛在范圍覆蓋的基站比較近。如果一個(gè)有效用戶(hù)被檢測(cè)到，F(xiàn)emtocell基站從“空閑”模式轉(zhuǎn)換到“激活”模式，同時(shí)激活它的進(jìn)程和導(dǎo)頻發(fā)射能量。在Femtocell基站覆蓋范圍內(nèi)的有效用戶(hù)會(huì)把Femtocell基站的導(dǎo)頻測(cè)量發(fā)送給宏基站，如果用戶(hù)被允許接入到Femtocell基站，則用戶(hù)從宏基站到Femtocell基站的切換會(huì)初始化。不然的話(huà)，F(xiàn)emtocell基站就恢復(fù)到空閑模式。當(dāng)上述程序完成切換時(shí)，F(xiàn)emtocell一直支持用戶(hù)的服務(wù)，直到通話(huà)接受。隨著呼叫結(jié)束，F(xiàn)emtocell轉(zhuǎn)回“空閑”模式，關(guān)閉相關(guān)進(jìn)程和導(dǎo)頻信號(hào)的發(fā)射[12]。

這種技術(shù)允許Femtocell基站在覆蓋范圍內(nèi)用戶(hù)沒(méi)產(chǎn)生有效的呼叫時(shí)，關(guān)閉所有導(dǎo)頻能量和無(wú)線(xiàn)接受相關(guān)的程序，只有硬件中那些時(shí)刻與核心網(wǎng)絡(luò)保持連接的相關(guān)元器件是保持工作狀態(tài)?；爻替溌芬恢碧幱诠ぷ鳡顟B(tài)以保持射頻同步和避免冗長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)檢測(cè)到來(lái)自注冊(cè)用戶(hù)的一個(gè)有效呼叫時(shí)，F(xiàn)emtocell可以重啟空中接口和它的導(dǎo)頻能量的發(fā)射(即工作在激活狀態(tài))。

2.2休眠模型

為了更好地研究Femtocell休眠機(jī)制，建立一個(gè)Femtocell基站休眠的系統(tǒng)模型，如圖3所示。

圖3Femtocell基站休眠算法模型

3休眠算法

根據(jù)上述休眠機(jī)制流程和建模分析，休眠間隔的設(shè)置是影響Femtocell基站能耗的關(guān)鍵因素。休眠間隔取得過(guò)短時(shí)，F(xiàn)emtocell基站在話(huà)務(wù)量低時(shí)消耗過(guò)多的無(wú)效探測(cè)能量；當(dāng)休眠間隔取得過(guò)大時(shí)，就會(huì)因?yàn)槲茨芗皶r(shí)檢測(cè)到用戶(hù)通話(huà)而使用戶(hù)以較高的功率與小區(qū)宏基站進(jìn)行通信，而消耗大量的能量。

下面從傳統(tǒng)的固定周期休眠算法和兩種改進(jìn)的休眠算法，對(duì)Femtocell基站休眠機(jī)制進(jìn)行研究。

3.1傳統(tǒng)固定周期休眠算法

傳統(tǒng)的Femtocell基站休眠算法，是嗅探器以固定周期T檢測(cè)用戶(hù)的上行鏈路的能量，在每個(gè)休眠周期末若沒(méi)有檢測(cè)到有效用戶(hù)通話(huà)，則Femtocell基站繼續(xù)下一個(gè)周期的休眠，反之若檢測(cè)到用戶(hù)通話(huà)，則激活基站，使用戶(hù)與Femtocell基站通信，當(dāng)通話(huà)結(jié)束后基站繼續(xù)進(jìn)入休眠狀態(tài)并且令嗅探器以相同周期T工作。該算法是一種周期休眠，即休眠間隔T=L·Δt，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖4(a)所示。

圖4周期休眠的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

圖4(a)中狀態(tài)S0,S1,…,Sn分別表示休眠時(shí)段內(nèi)相應(yīng)的每個(gè)Δt時(shí)隙片狀態(tài)，狀態(tài)F表示嗅探器，用以檢測(cè)用戶(hù)上行鏈路的能量，若沒(méi)有檢測(cè)到有效用戶(hù)，則以概率φ繼續(xù)回到狀態(tài)S0開(kāi)始休眠過(guò)程；反之則以概率1-φ進(jìn)入基站激活狀態(tài)K。在激活狀態(tài)K，基站又會(huì)以概率α維持激活狀態(tài)，或者以概率1-α因通話(huà)完成而結(jié)束激活狀態(tài)重新回到狀態(tài)S0開(kāi)始休眠過(guò)程。由于在狀態(tài)S0,S1,…,Sn中任何一個(gè)產(chǎn)生用戶(hù)通話(huà)時(shí)都繼續(xù)轉(zhuǎn)入休眠片段而不進(jìn)入激活狀態(tài)(用戶(hù)通話(huà)的前期是與宏基站通信，直至被嗅探器檢測(cè)到后激活Femtocell基站并與之通信)，于是可以將休眠方案A的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖進(jìn)行簡(jiǎn)化，如圖4(b)所示，其中狀態(tài)SP表示同一個(gè)休眠時(shí)段L內(nèi)的狀態(tài)集合。

根據(jù)馬爾科夫過(guò)程[14]的穩(wěn)態(tài)π=π·P可以求出最終Femtocell處于休眠狀態(tài)SP或激活狀態(tài)K的穩(wěn)態(tài)解，即：

(1)

系統(tǒng)消耗的總的能量有兩部分組成：用戶(hù)與基站的通信能量和嗅探器的工作能耗Es。由于用戶(hù)在每個(gè)休眠周期內(nèi)都有可能產(chǎn)生通話(huà)，由通話(huà)前一小部分時(shí)間用戶(hù)與宏基站的通信能量加上后部分時(shí)間與Femtocell基站通信的能量。系統(tǒng)的總能量表達(dá)式為：

E=

(2)

(3)

在之前的討論中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該算法(周期休眠)的周期T選擇比較關(guān)鍵，因而可以進(jìn)一步假設(shè)λ1相對(duì)λ2比較大(通話(huà)時(shí)間間隔比通話(huà)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的這種情形在現(xiàn)實(shí)中更加常見(jiàn))，對(duì)式(3)進(jìn)一步優(yōu)化，并在休眠周期有效范圍內(nèi)求得極值(即最佳休眠間隔)T為：

(4)

3.2兩種改進(jìn)的休眠算法

由于傳統(tǒng)周期休眠算法的嗅探器是以固定周期來(lái)檢測(cè)用戶(hù)通話(huà)情況，在實(shí)際應(yīng)用中存在很大的缺陷，因此對(duì)該算法提出了兩種改進(jìn)的方案。

3.2.1改進(jìn)方案A

改進(jìn)方案A的嗅探器以初始休眠長(zhǎng)度為L(zhǎng)0，并且以q因子增加休眠周期至最大長(zhǎng)度Lmax，然后保持不變。期間任何一個(gè)休眠時(shí)期中若嗅探器檢測(cè)到用戶(hù)通話(huà)，則激活Femtocell基站并使用戶(hù)轉(zhuǎn)接到與Femtocell基站通信[13]狀態(tài)。當(dāng)通話(huà)結(jié)束后基站繼續(xù)進(jìn)入休眠狀態(tài)，且重新初始休眠長(zhǎng)度為L(zhǎng)0，慢慢增加休眠周期，其表達(dá)式為：

(5)

改進(jìn)方案A與傳統(tǒng)周期休眠算法的分析方法類(lèi)似，區(qū)別在于這里由于休眠時(shí)長(zhǎng)的不同，總的休眠狀態(tài)數(shù)有SP0,SP1,…,SPN共N+1個(gè)，加上激活狀態(tài)K系統(tǒng)共有N+2個(gè)狀態(tài)。可以類(lèi)似地畫(huà)出改進(jìn)方案A的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖5所示，其中每個(gè)休眠狀態(tài)SPi以概率φi繼續(xù)下一個(gè)休眠狀態(tài)，或者以1-φi概率進(jìn)入激活狀態(tài)。當(dāng)Femtocell基站處于激活狀態(tài)時(shí)，在下一時(shí)刻可以以α的概率維持激活狀態(tài)，或者以1-α的概率進(jìn)入休眠狀態(tài)。

圖5改進(jìn)方案A的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

相應(yīng)地求出每個(gè)狀態(tài)的馬爾科夫[14]穩(wěn)態(tài)解為：

(6)

(7)

系統(tǒng)能耗的計(jì)算方法同公式(2)一樣，將式(6)與式(7)同時(shí)帶入式(2)可以得到最終的系統(tǒng)能耗表達(dá)式。這里沒(méi)有寫(xiě)出最終表達(dá)式是因?yàn)楸磉_(dá)式不能簡(jiǎn)化成一個(gè)簡(jiǎn)單的式子。

3.2.2改進(jìn)方案B

改進(jìn)方案B與改進(jìn)方案A的不同之處是方案B休眠起始間隔是Femtocell基站激活前的最后一個(gè)休眠間隔除以qM的長(zhǎng)度，M設(shè)定的大小可以使其回退到之前M個(gè)休眠間隔的長(zhǎng)度：

(8)

其中，Lmax=qN·L0，M為正整數(shù)，且M≤N。

在改進(jìn)方案B中，根據(jù)M取值的不同，改進(jìn)方案B所體現(xiàn)出的性能就不一樣，且當(dāng)M取值越大，改進(jìn)方案B的性能與方案A就越接近。這里為討論方便且不失一般性，設(shè)計(jì)一個(gè)與方案A性能差異最大的情形為例進(jìn)行討論，即Femtocell基站重新休眠時(shí)以激活時(shí)那個(gè)休眠時(shí)段的前一個(gè)休眠時(shí)長(zhǎng)為初始值慢慢增長(zhǎng)[7]。這時(shí)，根據(jù)激活后回到休眠狀態(tài)的不同可以分成K0,K1,…,KN-1等N個(gè)狀態(tài)，其中K0表示Femtocell基站激活后回到休眠時(shí)段SP0，K1表示Femtocell基站激活后回到休眠時(shí)段SP1，依此類(lèi)推。最后方案B的狀態(tài)流程圖可以表示成如圖6所示的過(guò)程。其中每個(gè)休眠狀態(tài)SPi以概率φi繼續(xù)下一個(gè)休眠狀態(tài)，或者以1-φi概率進(jìn)入激活狀態(tài)Ki-1。當(dāng)Femtocell基站處于激活狀態(tài)時(shí)，在下一時(shí)刻可以以α的概率維持激活狀態(tài)，或者以1-α的概率進(jìn)入休眠狀態(tài)SPi-1。

圖6改進(jìn)方案B的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

相應(yīng)地求出每個(gè)狀態(tài)的馬爾科夫穩(wěn)態(tài)解為[14]：

(9)

(10)

(11)

將式(9)～式(11)代入式(2)便可計(jì)算求的采用改進(jìn)方案B所產(chǎn)生的系統(tǒng)能量消耗。最終表達(dá)式不能簡(jiǎn)化成一個(gè)簡(jiǎn)單的式子，因而沒(méi)在文中給出。

4算法仿真與分析

為了驗(yàn)證上述提出的三種休眠方案的有效性，采用Matlab進(jìn)行仿真。仿真參數(shù)[15]：載波頻率2.0 MHz，發(fā)射功率1 W，帶寬10 MHz，用戶(hù)需求速率122 Kbit/s，正常工作功率12 W，睡眠功率2 W。

不同休眠算法的仿真結(jié)果如圖7所示。由圖7(a)可知，本文提出的兩種休眠方案相對(duì)于未使用休眠機(jī)制和只用嗅探器連續(xù)監(jiān)測(cè)方案有了進(jìn)一步的能耗優(yōu)化。與固定周期休眠方案相較，三種方案本身在整體上的性能相差不大(因?yàn)槟芎闹杏幸淮蟛糠质荈emtocell工作固定元器件能耗)。除去Femtocell固定元器件能耗，三種方案相對(duì)能耗如圖7(b)所示。

圖7三種休眠方案的性能比較

由仿真結(jié)果可知：當(dāng)Femtocell基站的工作環(huán)境如通話(huà)率等參數(shù)已知且相對(duì)比較穩(wěn)定時(shí)，傳統(tǒng)的固定周期休眠算法具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是，當(dāng)通話(huà)到達(dá)率λ>0.24時(shí)，固定周期休眠算法的能量消耗明顯增大，當(dāng)λ=0.4時(shí)，能量消耗大約等于12 W。此時(shí)基站基本上處于持續(xù)工作狀態(tài)。改進(jìn)方案A適用于通話(huà)率比較高的水平，因?yàn)樗谕ㄔ?huà)率高的趨勢(shì)變化是才會(huì)有一定的優(yōu)勢(shì)，比較適合單基站的通信；改進(jìn)方案B對(duì)高、低通話(huà)率均有比較好的適應(yīng)性，比較適合環(huán)境不穩(wěn)定、通話(huà)率變化較大的基站休眠，在多基站協(xié)作通信中有明顯的優(yōu)勢(shì)。

此外，對(duì)改進(jìn)方案A和改進(jìn)方案B的平均延時(shí)進(jìn)行了分析，如圖8所示。

圖8兩種改進(jìn)方案的延時(shí)情況

由圖8可知，隨著通話(huà)到達(dá)率的增加，兩種改進(jìn)算法的平均時(shí)延都逐漸減小。在λ>0.1及0.25<λ<0.4時(shí)，改進(jìn)方案B會(huì)比改進(jìn)方案A產(chǎn)生更高的時(shí)延，由于改進(jìn)方案B的基站大部分時(shí)間均處在較大的體眠周期，從而產(chǎn)生了較高的平均時(shí)延，但是，如果減去多基站協(xié)作產(chǎn)生的時(shí)延，在實(shí)際應(yīng)用中改進(jìn)方案B要優(yōu)于仿真結(jié)果。因此，改進(jìn)方案B對(duì)通信造成的延時(shí)影響不明顯。

而改進(jìn)方案B可以根據(jù)不穩(wěn)定場(chǎng)景自適應(yīng)地調(diào)整休眠間隔(改進(jìn)方案A其實(shí)是其一種特例)，它的初始參數(shù)設(shè)置比較重要，包括休眠間隔的狀態(tài)數(shù)N、初始休眠間隔L0等(圖9)。

圖9改進(jìn)方案B的系統(tǒng)能耗隨參數(shù)初始休眠間隔L0和狀態(tài)數(shù)N的變化

當(dāng)通話(huà)率在比較高的水平波動(dòng)時(shí)，這時(shí)初始休眠間隔L0和休眠狀態(tài)數(shù)N應(yīng)自適應(yīng)比較小的值；當(dāng)通話(huà)率在比較低的水平波動(dòng)時(shí)，這時(shí)初始休眠間隔L0和休眠狀態(tài)數(shù)N應(yīng)自適應(yīng)較大的值。

5結(jié)束語(yǔ)

文章分析了Femtocell基站的休眠機(jī)制，在傳統(tǒng)的固定周期休眠算法的基礎(chǔ)上，提出了Femtocell基站的兩種改進(jìn)的自適應(yīng)休眠方案，并對(duì)兩種改進(jìn)的休眠方案進(jìn)行Markov分析和性能仿真，結(jié)果顯示兩種改進(jìn)休眠方案均有比較大的能量改善，改進(jìn)方案A比較適應(yīng)環(huán)境變化小、通話(huà)率高的單基站；相對(duì)改進(jìn)方案A，改進(jìn)方案B能在通話(huà)率波動(dòng)比較大的范圍內(nèi)保持良好性能，且性能最好，適應(yīng)多基站協(xié)作的通信。

[1] CLAUSSEN H,HO L T W,SAMUEL L G.An overview of the femtocell concept[J].Bell Labs Technical Journal,2008,13(1):221-245.

[2] 張海波,鄒劍,劉開(kāi)健,等.Femtocell網(wǎng)絡(luò)中基于分簇的資源分配機(jī)制[J].通信學(xué)報(bào),2017,38(1):16-25.

[3] FENG K T,SU W C,CHEN C Y.Comprehensive performance analysis and sleep window determination for IEEE 802.16 Broadband Wireless Networks[J].IEEE Transactions on Mobile Computing,2015,15(1):74-91.

[4] 仲崇顯,李春國(guó),楊綠溪.基于非合作博弈論的多小區(qū)OFDMA系統(tǒng)動(dòng)態(tài)資源分配算法研究[J].電子與信息學(xué)報(bào),2009,31(8):1935-1940.

[5] ANDREWS J G,CLAUSSEN H,DOHLER M,et al.Femtocells: Past, Present, and Future[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications,2012,30(3):497-508.

[6] 朱藝華,周標(biāo),李燕君.支持WiMAX節(jié)點(diǎn)靈活休眠的兩階段可靠多播策略[J].電子學(xué)報(bào),2012,40(8):1552-1557.

[7] 潘軍.分層無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的切換和接納控制研究[D].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),2013.

[8] 李泳志,陶成,劉留,等.萊斯信道下分布式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)基站選擇算法的研究[J].電子與信息學(xué)報(bào),2016,38(4):856-862.

[9] 張紅霞,鄒華,林榮恒,等.基于馬爾科夫決策過(guò)程的可適變業(yè)務(wù)流程建模及分析[J].電子與信息學(xué)報(bào),2013,35(7):1760-1765.

[10] 楊磊磊,黎海濤.基于業(yè)務(wù)量的自適應(yīng)IEEE802.16e休眠機(jī)制[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2013,40(5):107-109.

[11] 肖竹,李仁發(fā),易克初,等.兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中Femtocell研究進(jìn)展與展望[J].通信學(xué)報(bào),2013,34(2):156-169.

[12] AUDHYA G H,SINHA H,MANDAL H,et al.A new approach to fast near-optimal channel assignment in cellular mobile nervures[J].IEEE Transactions on Mobile Computing,2013,12(9):1814-1827.

[13] 萬(wàn)晉京,宋艷華,彭帥.基于Femtocell分層無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的切換算法[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào),2017,31(1):81-86.

[14] 蔣青,任行帆,張佳星．一種基于優(yōu)先級(jí)的異構(gòu)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切換算[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014,26(6):826-831.

[15] 張永棠.一種高精度TR-UWB系統(tǒng)同步算法[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2016,29(3):19-22.

Analysis of the Sleep-Mechanism for Femtocell

ZHANGYongtang1,2

(1.Department of Computer Science and Technology, Guangdong Neusoft Institute, Fushan 528225, China;2.Jiangxi Microsoft Technology Center, Nanchang 330003, China)

Femtocell is an effective way to solve the problem of cellular coverage, but Femtocell energy consumption has become an urgent problem. Traditional fixed-cycle sleep mechanism algorithm of Femtocell is analyzed, and two improved adaptive sleep mechanisms are proposed. In fact, the design ideas are: in improved program A, by introducing the sleep cycle factor to change the growth factor, the sleep cycle is dynamically adjusted; in improved program B, through the last sleep cycle state order to determine the initial sleep interval time, the sleep mode of energy consumption is reduced. The results show that there are relatively large energy improvements in the two improved dormancy schemes. The improved scheme A is more suitable for single base station communication with small change of environment and high call rate. The improved scheme B can maintain good performance in the range of relatively large fluctuations in call rate, gain best performance, and adapt to multi-base station collaboration communication.

Femtocell; sleep-mechanism; Markov analysis; energy saving station; call rate

2017-02-07

國(guó)家自然科學(xué)基金(61363047);江西省科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目(GJJ12255);佛山市科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2016AG100382)

張永棠(1981-),男,江西南昌人,副教授,碩士,主要從事光通信及無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面的研究,(E-mail)1141760796@qq.com

1673-1549(2017)03-0010-06

10.11863/j.suse.2017.03.03

TP391.9

A