Next generation (5G) cellular networks are expected to be supported by an extensive infrastructure with many-fold increase in the number of cells per unit area compared to today. The total energy consumption of base transceiver stations (BTSs) is an important issue for both economic and environmental reasons. In this paper, an optimization-based framework is proposed for energy-efficient global radio resource management in heterogeneous wireless networks. Specifically, with stochastic arrivals of known rates intended for users, the smallest set of BTSs is activated with jointly optimized user association and spectrum allocation to stabilize the network. The average delay is subsequently minimized. The scheme can be carried out periodically on a relatively slow timescale to adapt to aggregate traffic variations and average channel conditions. Numerical results show that the proposed scheme significantly reduces energy consumption and increases quality of service compared to existing schemes

چکیده

پیش بینی می شود که شبکه های سلولی نسل آینده (5G)، توسط زیرساخت گسترده ای با افزایش چشمگیری در تعداد سلول ها به ازای هر واحد سطح در مقایسه با شبکه های امروزی، مواجه باشد. مصرف انرژی کل در ایستگاه های فرستنده و گیرنده (BTSهای) اصلی مسئله مهمی هم از جنبه اقتصادی و هم از جنبه زیست محیطی است. در این مقاله، یک الگوی مبتنی بر بهینه سازی برای مدیریت منابع رادیویی با بازدهی انرژی بالا به صورت سرتاسری در شبکه های بی سیم ناهمگن پیشنهاد شده است. در حالت خاص، با ورود تصادفی حجم مشخصی از کاربران نامزد، کوچک ترین مجموعه BTS هایی که متناسب با حجم کاربران به صورت بهینه فعال بوده و نیز تخصیص طیف لازم برای پایدارسازی شبکه در وهله اول مدنظر قرار گرفته و سپس میزان تأخیر به حداقل می رسد. این الگو را می توان به صورت متوالی روی بازه های زمانی نسبتاً کند پیاده کرد تا با تغییرات انبوه ترافیک و نیز شرایط کانال متوسط، مطابقت یابد. نتایج عددی نشان می دهد که الگوی پیشنهادی به صورت قابل توجهی سبب کاهش مصرف انرژی و افزایش کیفیت سرویس در مقایسه با الگوهای موجود در مقالات می گردد.

1-مقدمه

شبکه های بی سیم تجاری موجود در مسیر فرکانس های بالاتر با به کارگیری سلول های کوچک تر به منظور افزایش میزان پاسخ گویی در سرویس های داده موبایل، در حال رشد و پیشرفت هستند. در یک شبکه ناهمگن (HetNet) سلول های ماکرو (بزرگ) برای پوشش دادن مناطق وسیع و نیز خدمات ‌رسانی به کاربران موبایل در ابعاد زیاد کاربرد دارند در حالی که استفاده از سلول های فمتو، پیکو و یا میکروی به کار رفته با استفاده از آنتن های پراکنده (توزیع شده) می تواند سرعت داده های بیشتری را در واحد سطح، پشتیبانی نماید...