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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/77980
標題: | 異質網路下多基地台合作之綠能化及其節能應用 Green Multicell Cooperation in Heterogeneous Networks and Its Energy-Saving Applications |
作者: | Yi-Han Chiang 江易翰 |
指導教授: | 廖婉君(Wanjiun Liao) |
關鍵字: | 異質網路(HetNet),基地台睡眠控制,多點協調(CoMP)叢集,傳輸功率適應,混合能源,內容緩存, Heterogeneous network (HetNet),BS sleeping control,coordinated multipoint (CoMP) clustering,transmit power adaptation,hybrid energy sources,content caching, |
出版年 : | 2017 |
學位: | 博士 |
摘要: | 隨著全球暖化問題的日趨惡化,節約能源的議題在行動通訊系統中的重要性亦與日俱增。由小型基地台所組成的異質網路(HetNets),因其具有較低的運行和傳輸的功率消耗,節能效益是有望提升的。然而,小型基地台的大量佈建,無可避免地將帶來基地台間的干擾問題。為了能夠提升網路的節能效益,但同時有效地抑制干擾問題所帶來的負面影響,基於多基地台的睡眠控制機制和多點協調(CoMP)叢集共同設計的多基地台合作,可被視為是未來異質網路綠能化的關鍵技術。
現行的許多前瞻性節能技術,亦可和多基地台合作做結合,以進一步提升異質網路的綠能化。為了深入探討多基地台合作的節能效益,以及其潛在的應用可行性,本論文將著重在解決下列三個重要議題: 1) 首先,我們關注多基地台合作問題的本質,並探討其在給定傳輸功率或給定傳輸功率預算的狀況下,個別所帶來的問題影響與變化。 2) 其次,隨著能源汲取技術的日益精進,我們 引進了混合能源(電力網和再生能源皆可使用的場景),並研究如何在異質網路中實現多基地台合作與混合能源的共同設計。 3) 其三,多基地台合作中的多點協調叢集,會帶來額外的網路後端傳輸之能耗。為此,我們考慮基地台具有緩存裝置的狀況,並討論如何和多基地台合作做結合,設計出非共享式、或共享式的內容緩存機制,以有效減低這個部分的損失。 為了解決上述若干高複雜度的最佳化問題,我們設計了演算法以尋求近似解,並證明出我們所提出的解法能夠量化出近似解與最佳解之間的差距。根據我們的分析結果,我們可以進一步觀察出一些對於上述的差距有直接影響的系統相關因素,此發現將可為未來異質網路多基地台合作的設計者帶來一些啟發。我們的模擬結果顯示出了多基地台合作對於異質網路綠能化的重要性,而我們所提出的解決方案,亦能夠帶來顯著的節能效益。此外,透過傳輸功率的適應、或是混合能源、內容緩存的使用,和多基地台合作的共同設計皆能更進一步有效地增強節能效益,也再度說明了在異質網路下多基地台合作扮演著重要的綠能角色。 Energy saving in cellular systems is increasingly important due to ever-deteriorating global warming. Heterogeneous networks (HetNets) composed of multiple tiers of cells can attain energy savings thanks to the lower operational and transmit power consumptions of small cells. To address the inter-cell interference problem yet achieving network energy conservation, multicell cooperation facilitating coordinated multipoint (CoMP) transmission and base station (BS) sleeping control paves a way toward future green HetNets. Furthermore, various energy-saving techniques can be applied to enhance network greenness, which should be jointly designed with the multicell cooperation. The contribution of this dissertation is three-fold: 1) First, we focus on the fundamentals of multicell cooperation in green HetNets, with or without transmit power adaptation. 2) Second, with the introduction of hybrid energy sources (i.e., both the electrical grid and green energy are available), we investigate how green multicell cooperation can be achieved in HetNets facilitated with hybrid energy sources. 3) Third, to alleviate the induced backhaul power consumption incurred by CoMP transmission, we study how green multicell cooperation and shareable caching in HetNets can be achieved. In fact, the essence of multicell cooperation in HetNets poses difficulties to solve optimally. From the above studies, we learned about how to perform multicell cooperation in HetNets for energy savings. Moreover, the applicability of transmit power adaptation, hybrid energy sources, and content caching, to multicell cooperation are also investigated in this dissertation, which are shown to further enhance the greenness of HetNets. |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/77980 |
DOI: | 10.6342/NTU201701294 |
全文授權: | 有償授權 |
顯示於系所單位: | 電信工程學研究所 |
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