Підвищення енергоефективності в гетерогенних мережах за рахунок мікростільників

DOI №______

Анотація

Експоненціальне зростання мобільного трафіку даних, зумовлене впровадженням нового покоління безпроводових пристроїв, призвело до того, що стільникові мережі дедалі частіше стикаються з гострою проблемою, не маючи змоги задовольнити величезний попит на пропускну здатність мережі. Водночас потреба абонентів у все вищій швидкості передавання даних, як і постійно зростаюча кількість безпроводових користувачів — ось ті чинники, що зумовили небувале зростання обсягів споживання електроенергії та експлуатаційних витрат операторів стільникових мереж. Саме це спонукало до невідкладного створення енергоефективних телекомунікацій. Одним із нововведень у даній сфері є гетерогенні мережі — Heterogeneous Network (HetNet), в яких можуть бути використані стільники малої споживаної (мікро-, піко- та фемтостільники) потужності. У цій статті розглянуто накладання мікростільників на мережу, яка складається з макростільників, аби дослідити, як мікростільники впливають на поліпшення енергоефективності гетерогенної мережі. Описано основні параметри для аналітичного моделювання архітектури гетерогенної мережі, необхідні при виконанні розрахунків. Обчислено енергоефективність, яка враховує три аспекти впливу на неї: кількість мікростільників, їх радіус, а також відстань між сайтами макростільників. Окрім того, у пропонованій статті взято до уваги сценарій різної кількості користувачів у гетерогенній мережі. Це дозволило отримати найбільш оптимальний варіант щодо енергоефективності та визначити необхідні кількісні значення для радіуса мікростільника, кількості мікростільників, відстані між сайтами для макростільників. Було також побудовано графіки, які показують, що використання мікростільників доцільне за великої кількості користувачів. Адже мікростільники покращують також покриття мережі по краях макростільників і не повинні зазнавати простоїв, коли витрачається енергія мережі, але жодні функції стосовно її покриття не виконуються.

Ключові слова: гетерогенна мережа; макростільник; мікростільник; енергоефективність; спектральна ефективність.

Список використаної літератури
1. 3GPP TR 36.902 v1.2.0 Self-configuring and self-optimizing network use cases and solutions (Release 9), Mar. 2011.
2. Green raido: Radio techniques to enable energy-efficient wireless networks / C. Han, T. Harold, S. Armour [a. o.] // IEEE Communications Magazine. 2011.
3. A survey of energy-efficient wireless communications / D. Feng, C. Jiang, G. Lim [a. o.] // IEEE Communications Surveys Tutorials. February 2012. P. 167–178.
4. Energy savings for cellular network with evaluation of impact on data traffic performance / K. Dufkova, M. Bjelica, Byongkwon Moon [a. o.] // In Wireless Conference (EW), 2010 European. April 2010. P. 916–923.
5. Optimal energy savings in cellular access networks. In Communications Workshops, 2009. ICC Workshops 2009 / M. A. Marsan, L. Chiaraviglio, D. Ciullo and M. Meo // IEEE International Conference. June 2009. P. 1–5.
6. Fehske A. J., Richter F. and Fettweis G. P. Energy efficiency improvements through micro sites in cellular mobile radio networks // Proceedings of IEEE GLOBECOM Workshops, November 30 – December 4, 2009, Honolulu, Hawaii, USA. P. 1–5.
7. Power Consumption Modeling of Different Base Station Types in Heterogeneous Cellular Networks / O. Arnold, G. Richter, O. Fettweis, O. Blume // Future Network and Mobile Summit, Technische Universitat Dresden. 2010. P. 1–8.
8. Demirtas M. and Soysal A. Energy and spectral efficient microcell deployment in heterogeneous cellular networks // IEEE 81st Vehicular Technology Conference (VTC Spring). May 2015.
9. Energy efficiency in heterogeneous networks / J. Tang, D. K. C. So, E. Alsusa [a. o.] // IEEE International Conference on Communications (ICC). June 2015.
10. Energy efficient heterogeneous cellular networks / Y. S. Soh, T. Q. S. Quek, M. Kountouris and H. Shin // IEEE Journal on Selected Areas in Сommunications. May 2013. P. 840–850.
11. Spectral and energy efficiency trade-offs in cellular networks / D. Tsilimantos, J. M. Gorce, K. Jaffrs-Runser, and H. Vincent Poor // IEEE Transactions on Wireless Communications. Jan 2016. P. 54–66.
12. Energy efficient base station deployment scheme in heterogeneous cellular network / Q. Ren, J. Fan, X. Luo [a. o.] // IEEE 81st Vehicular Technology Conference (VTC Spring). May 2015.
13. How much energy is needed to run a wireless network? / G. Auer, V. Giannini, C. Desset [a. o.] // IEEE Wireless Communications. October 2011. P. 40–49.
14. Mahmut Demirtas, Alkan Soysal. Nonoverlay Heterogeneous Network Planning for Energy Efficiency // Wireless Communications and Mobile Computing Volume. 2017. P. 11.
15. Alouini M. S. and Goldsmith A. Area spectral efficiency of cellular mobile radio systems // IEEE 47th Vehicular Technology Conference. 1997.