一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)c-ran下rru自適應(yīng)配置的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種應(yīng)用于C-RAN架構(gòu)無線接入網(wǎng)系統(tǒng)的RRU自適應(yīng)配置的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在無線接入網(wǎng)中，隨著用戶的移動(dòng)，無線通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)量存在潮汐現(xiàn)象，比如，白天用戶由居民區(qū)逐漸向商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)移動(dòng)，晚上又逐漸移回居民區(qū)，使得無線網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量出現(xiàn)明顯的潮汐現(xiàn)象。這種業(yè)務(wù)量的漲落導(dǎo)致在大部分時(shí)候基站承載的業(yè)務(wù)量遠(yuǎn)小于峰值(基站的容量)，從而造成大量的能源浪費(fèi)。
[0003]針對(duì)上述問題，分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)能管理機(jī)制主要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的分布狀況，通過休眠負(fù)載較低的基站，利用周圍基站進(jìn)行功率補(bǔ)償以保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋，從而解決能源浪費(fèi)問題。目前，分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的節(jié)能管理機(jī)制分為兩類:分布式和集中式。分布式的節(jié)能管理機(jī)制中基站根據(jù)自身和周圍基站的情況決定自身狀態(tài)，并通知附近基站，這種方式需要基站之間進(jìn)行大量的信息交互(負(fù)載狀態(tài)、功率)，增加了網(wǎng)絡(luò)額外的信令負(fù)擔(dān)；而集中式的節(jié)能管理機(jī)制則由基站控制器對(duì)其下屬的基站狀態(tài)進(jìn)行決策，雖然減少了信令的開銷，但有很強(qiáng)的局限性，只能實(shí)現(xiàn)局部網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)，并不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全局最優(yōu)。
[0004]在傳統(tǒng)無線接入網(wǎng)系統(tǒng)中，各大運(yùn)營商面臨著降低成本、提高性能和節(jié)能減排的挑戰(zhàn)，中國移動(dòng)提出了面向綠色演進(jìn)的新型無線接入網(wǎng)構(gòu)架C-RAN。如圖1所示，C-RAN具有一個(gè)虛擬的基帶資源池管理結(jié)構(gòu)，主要包括三部分:1)由遠(yuǎn)端無線射頻單元(Remote Rad1Unit, RRU)和天線組成的分布式無線網(wǎng)絡(luò)；2)由高帶寬低延遲的光傳輸網(wǎng)連接遠(yuǎn)端無線射頻單元；3)由高性能通用處理器和實(shí)時(shí)虛擬技術(shù)組成的集中式基帶處理池。其中，基帶處理池由通用高性能處理器構(gòu)成，通過實(shí)時(shí)虛擬技術(shù)連接在一起，并具有異常強(qiáng)大的處理能力；遠(yuǎn)端射頻部分受到基帶資源池的控制。
[0005]在C-RAN架構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中，基帶資源池通過將各小區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，減少了小區(qū)間信息交互產(chǎn)生的信令開銷，有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能管理。同時(shí)，集中式管理特點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)根據(jù)基帶資源池中整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量分布情況實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)地對(duì)RRU的工作狀態(tài)進(jìn)行全局性的最優(yōu)配置奠定了基礎(chǔ)，但是目前還沒有一種自適應(yīng)RRU配置的節(jié)能管理機(jī)制及方法。在無線接入網(wǎng)中，由于用戶移動(dòng)呈現(xiàn)出很強(qiáng)的時(shí)間規(guī)律性，使得網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量呈現(xiàn)出隨時(shí)間變化而迀移的現(xiàn)象，即存在某些基站在部分時(shí)候所承載的業(yè)務(wù)量遠(yuǎn)小于基站的最大容量，從而導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。目前，在分布式架構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)下通過休眠負(fù)載較低的基站并增大相鄰基站的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理的方法不適用于C-RAN架構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種提高了網(wǎng)絡(luò)能源利用率、適用于C-RAN架構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)C-RAN下RRU自適應(yīng)配置的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)C-RAN下RRU自適應(yīng)配置的系統(tǒng)，其中，C-RAN架構(gòu)包括有遠(yuǎn)端無線射頻單元和天線組成的分布式無線網(wǎng)絡(luò)、與遠(yuǎn)端無線射頻單元相連接的光傳輸網(wǎng)及基帶資源池；RRU自適應(yīng)配置的系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)處理模塊、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模塊和切換執(zhí)行模塊；其中
[0007]所述數(shù)據(jù)處理模塊用于獲取C-RAN架構(gòu)下無線接入網(wǎng)基帶資源池中RRU與Ue的數(shù)量以及周期T內(nèi)所有的服務(wù)記錄信息，構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，生成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)矩陣，并計(jì)算出當(dāng)前周期內(nèi)各RRU的隸屬度，生RRU隸屬度列表，并將隸屬度列表發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模塊；
[0008]所述網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模塊用于獲取C-RAN架構(gòu)下無線接入網(wǎng)基帶資源池中RRU位置信息，建立RRU位置關(guān)系矩陣，并根據(jù)接收到的RRU的隸屬度列表對(duì)網(wǎng)絡(luò)中RRU進(jìn)行社區(qū)劃分，計(jì)算出每一個(gè)社區(qū)中RRU的最優(yōu)配置和各RRU的功率，生成RRU狀態(tài)最優(yōu)方案和RRU功率分配方案；并將RRU狀態(tài)最優(yōu)方案和RRU功率分配方案發(fā)送到切換執(zhí)行模塊；
[0009]所述的切換執(zhí)行模塊用于根據(jù)接收到RRU最優(yōu)配置方案和RRU功率分配方案，與基帶資源池中RRU的狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，生成RRU狀態(tài)切換列表和RRU功率調(diào)整列表，并通過基帶資源池向RRU下發(fā)狀態(tài)切換和功率調(diào)整命令。
[0010]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包含復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建立模塊和隸屬度計(jì)算模塊兩個(gè)子模塊；所述的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)建立模塊獲取C-RAN架構(gòu)下無線接入網(wǎng)基帶資源池中RRU和Ue的數(shù)量以及周期T內(nèi)所有的服務(wù)記錄信息RRU標(biāo)號(hào)RRU1, Ue標(biāo)號(hào)Uej，服務(wù)時(shí)長hs，將RRU映射為A類節(jié)點(diǎn)，Ue映射為B類節(jié)點(diǎn)，RRU和Ue之間的信道映射為邊，RRU對(duì)Ue的服務(wù)時(shí)長映射作為邊的權(quán)重；將A類節(jié)點(diǎn)序號(hào)作為行數(shù)，B類節(jié)點(diǎn)序號(hào)作為列數(shù)，RRU1為第Ue ,服務(wù)的時(shí)長b與周期T的比值作為矩陣元素a ^，生成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)矩陣La1^nixn，并將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)矩陣發(fā)送給隸屬度計(jì)算模塊。其中b表示RRU iSUe,提供通信服務(wù)的時(shí)長，其中，m表示網(wǎng)絡(luò)中RRU個(gè)數(shù)，η表示網(wǎng)絡(luò)中用戶個(gè)數(shù)，矩陣中每一個(gè)元素ai j表示RRU 1與Ue s間邊的權(quán)重；所述的隸屬度計(jì)算模塊根據(jù)收到的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)矩陣，將該復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)矩陣第i個(gè)RRU所在行的各個(gè)元素分別加和作為該RRU的隸屬度MS1，生成RRU隸屬度列表，并將隸屬度列表發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模塊。
[0011]進(jìn)一步的，所述網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模塊包含RRU關(guān)系矩陣建立模塊、RRU標(biāo)記模塊、社區(qū)劃分模塊、RRU狀態(tài)優(yōu)化模塊和功率分配模塊五個(gè)子模塊；其中
[0012]所述的RRU關(guān)系矩陣建立模塊用于獲取C-RAN架構(gòu)下無線接入網(wǎng)基帶資源池中RRU位置信息，根據(jù)RRU是否相鄰建立RRU位置關(guān)系矩陣Lb1^nixni,將位置RRU關(guān)系矩陣發(fā)送給社區(qū)劃分模塊、RRU狀態(tài)優(yōu)化模塊和功率分配模塊；
[0013]所述的RRU標(biāo)記模塊用于對(duì)各RRU進(jìn)行標(biāo)記，其實(shí)現(xiàn)方法為:RRU標(biāo)記模塊根據(jù)接收到RRU隸屬度列表，將各隸屬度MSi分別與開啟門限Ts和關(guān)閉門限Tc對(duì)比，若MSi < Tc，則將該RRU標(biāo)記為輕負(fù)載，若MSi > Ts,則將該RRU標(biāo)記為過載，從而生成RRU標(biāo)記列表，并將RRU標(biāo)記列表發(fā)送給社區(qū)劃分模塊和RRU狀態(tài)優(yōu)化模塊；
[0014]所述的社區(qū)劃分模塊根據(jù)接收到RRU位置關(guān)系矩陣和RRU標(biāo)記列表，將有過載標(biāo)記的RRU及其相鄰的RRU劃為同一社區(qū)，其他RRU各自為一個(gè)社區(qū)；將所有含過載標(biāo)記RRU且包含相同RRU的社區(qū)進(jìn)行合并，含有輕負(fù)載標(biāo)記且相鄰的RRU的社區(qū)進(jìn)行合并，其余未標(biāo)記的RRU為一個(gè)社區(qū)；將社區(qū)劃分結(jié)果發(fā)送給RRU狀態(tài)優(yōu)化模塊；
[0015]所述的RRU狀態(tài)優(yōu)化模塊接收到RRU位置關(guān)系矩陣、RRU標(biāo)記列表和社區(qū)劃分結(jié)果，并獲取基帶資源池中各RRU的狀態(tài)信息，并生成RRU狀態(tài)列表，根據(jù)社區(qū)劃分結(jié)果查找每個(gè)社區(qū)中RRU的標(biāo)記情況，結(jié)合RRU關(guān)系矩陣和RRU狀態(tài)列表，在含有過載標(biāo)記的社區(qū)中找出滿足每個(gè)有過載標(biāo)記的RRU附近有處于關(guān)閉狀態(tài)RRU被打開的組合，將符合條件的組合中開啟的RRU個(gè)數(shù)最少的組合作為該社區(qū)RRU的最優(yōu)配置方案；在含有輕負(fù)載標(biāo)記的社區(qū)中找出滿足每個(gè)RRU的附近至少有一個(gè)RRU開啟的組合，將符合條件的組合中關(guān)閉的RRU個(gè)數(shù)最多的組合作為該社區(qū)RRU的最優(yōu)配置方案，將各社區(qū)的最優(yōu)配置方案合并，生成RRU狀態(tài)最優(yōu)方案，并發(fā)送給功率分配模塊；
[0016]所述的功率分配模塊用于接收到RRU位置關(guān)系矩陣和RRU狀態(tài)最優(yōu)方案，計(jì)算在保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況下各RRU的功率，生成RRU功率分配方案，并將RRU狀態(tài)最優(yōu)方案和RRU功率分配方案發(fā)送到切換執(zhí)行模塊。
[0017]進(jìn)一步的，切換執(zhí)行模塊包含執(zhí)行列表生成模塊和執(zhí)行命令下發(fā)模塊兩個(gè)子模塊；其中
[0018]所述的執(zhí)行列表生成模塊用于根據(jù)接收到的RRU狀態(tài)最優(yōu)方案中的RRU狀態(tài)和RRU功率分配方案，并獲取基帶資源池中RRU當(dāng)前的狀態(tài)信息，將RRU最優(yōu)配置方案中RRU的工作狀態(tài)與RRU當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行比較，生成RRU狀態(tài)切換列表；RRU功率分配方案中RRU的發(fā)射功率與RRU當(dāng)前發(fā)射功率進(jìn)行對(duì)比，生成RRU功率調(diào)整列表，將RRU狀態(tài)切換列表和RRU功率調(diào)整列表發(fā)送給執(zhí)行命令下發(fā)模塊；所述的執(zhí)行命令模