LTE异频负载均衡算法优化的技术应用

文章通过对大话务量场景下同覆盖异频小区的话务不均衡的问题进行负载均衡专项优化,应用负载均衡触发模式、异频负载均衡用户数门限、负载均衡用户数偏置、负载均衡最大切换用户数、用户数差值门限、异频空闲态等有效方法,对异频小区的话务量不均衡情况进行了网络优化,使网络效益明显提升。     

基于干扰协调的主动负载均衡

为了解决负载均衡后分流的有实时业务需求的用户因受到严重的小区间干扰和因传统被动式方法固有的接入延迟所导致的用户体验下降的问题,本文提出了一种基于干扰协调的主动负载均衡算法。为了协调干扰,通过部分频率重用为小区边缘用户分配正交的资源;为了在满足用户数据率需求和均衡网络负载的前提下使系统总资源开销最小,通过预测用户的大尺度信道信息进行主动负载均衡。仿真结果表明,与现有的负载均衡方法相比,所提出的算法不仅提高了资源利用率,还降低了用户掉线概率。      

LTE网络中多目标优化的动态负载均衡算法

小区间动态负载均衡算法的优劣对网络性能有很大的影响,现有算法大都顾此失彼,难以保证网络关键性能指标(如呼叫阻塞率等)达到最佳。为解决这个问题,该文将负载均衡问题建模为多目标优化问题,分别对不同服务质量要求用户建模其相应目标优化函数,对有服务质量要求用户的目标函数是负载均衡指示函数和网络平均负载函数的联合优化函数,而对没有服务质量要求用户(BE用户)的目标函数是所有BE用户吞吐量的总效用函数,并将小区可用资源数和用户服务质量要求作为约束条件。另外,考虑到在实际系统中运行的计算复杂度问题,提出一种复杂度较低的分布式负载均衡算法。包括资源调度策略,用户切换条件和呼叫接入控制。仿真结果表明,该文算法可达到较好的负载均衡效果,能有效降低有服务质量要求用户的呼叫阻塞率,提高网络资源利用率。     

自组织无线网络中的移动负载均衡技术

文章认为基于人工进行的网络优化方法难以适应未来网络发展需要,为此LTE系统引入了自组织网络技术。自组织网络技术涉及网络部署、运行的各个环节,其中移动负载均衡技术是自组织网络技术的一个关键技术。移动负载均衡技术通过用户在不同小区之间的切换实现负载的转移,从而实现负载的均衡分布,提高网络性能。针对很多移动负载均衡算法没有考虑用户的服务质量(QoS)要求,文章介绍了一种保证QoS要求的移动负载均衡算法。     

LTE系统移动负载均衡研究

针对小区负载分布越来越不均衡,提出一种适用于LTE系统的负载均衡算法,通过调整小区独立偏置CIO,强制过载小区用户切换到周围轻载小区,实现用户转移。但是,轻载小区盲目接纳用户容易造成过载。针对这一问题,运用迭代法,逐步调整CIO,当过载小区负载低于过载门限或轻载小区可用资源耗尽,得到最优CIO值。仿真结果表明,提出的算法能有效提高系统均衡程度,降低用户呼叫阻塞率,提升系统性能,增强用户体验。     

基于机器学习技术的无线小区负载均衡自优化

利用机器学习方法实时对高流量小区进行负载均衡是无线网络智能化的重要课题之一,目前仍无较成熟的应用案例。鉴于此,提出了基于XGBoost以及DNN的无线小区负载均衡参数自优化方法,并分别对均衡切换事件、切换门限进行建模预测。实验结果显示,该方法的切换事件预测准确率达到97.3%,切换门限拟合优度为0.6～0.8,可以高效、精准地实现负载均衡的自优化。     

LTE切换自优化算法进展综述

LTE是新一代通信技术的代名词,它对现有3G系统的网络结构和无线接入方式都有较大改进.在简要介绍LTE系统的网络架构及切换功能的基础上,重点介绍并比较了2种LTE切换自优化算法：常见的用户速度的负载均衡算法有效地降低了系统的掉话率,使系统的整体性能得到提高,但没有考虑到目标小区资源变化的情况;基于RSRP/RSRQ负载均衡算法综合考虑了源小区和目标小区的RSRP（参考信号接收功率）和RSRQ（参考信号接收质量）,降低了系统的切换失败率,同时减少了不必要的切换,但没有考虑用户运动方向的影响.综合加权考虑多种因素,如用户的移动方向以及小区资源的变化等对切换的影响等方面均有待深入开展研究.     

移动性负载均衡(MLB)在校园优化中的应用分析

随着LTE用户数的飞速发展和用户潮汐效应,部分场景下忙时小区用户数或PRB利用率已接近饱和,而周边小区资源利用率却很低,如何均衡特殊场景下同覆盖或存在重叠覆盖区域的小区间的负载是一个极有意义的课题。文章以武汉校园场景为例,探讨LTE小区移动负载均衡~[1]参数优化。     

同构与异构网中预测资源分配的性能

预测资源分配能利用蜂窝网络的残余资源大大提升吞吐量。本文面向视频点播等非实时业务,研究在使95%用户播放视频的卡顿时间小于其预期值时预测资源分配能够使网络支持的非实时业务请求到达率提升多少。为了研究预测窗长对预测资源分配性能的影响,考虑一种性能接近最优解的低复杂度双门限策略,分析了预测窗长度、残余带宽、预测方法、用户接入和小区间干扰对其性能的影响。研究结果表明,通过对所需各种信息设计合理的预测方法,预测误差对双门限策略影响很小;预测窗越长,该策略相对于传统非预测方法的吞吐量增益越大、但增速随窗长增加逐渐变缓;网络残余带宽的方差越大,双门限策略相对于非预测方法的吞吐量增益越大;基于残余带宽的接入方法在异构网络中性能远优于基于接收功率最大的用户接入,且网络负载越重、增益越大。      

基于自适应小区选择的切换控制算法研究

针对现有切换控制算法的不足,提出了一种基于自适应小区选择的优先级信道预留切换算法。该算法在切换时根据各小区的负载情况,通过调整导频功率使小区间负载均衡,以系统效用最大化为目标,进行基于预留信道的优先级切换。系统效用通过多选择多维背包算法建模实现,预留信道的优先级切换通过马尔科夫排队模型实现。通过多选择多维背包建模、马尔科夫排队建模与实验仿真表明,该算法的性能在相邻小区间负载不均衡的情况下比目前切换控制所用的优先级信道预留切换算法明显提高。在负载不均衡度为6时,话音业务阻塞率与数据业务分组丢失率比目前算法分别降低0.2%和3%左右,数据分组平均最大等待时间比目前算法降低0.15s,系统小区平均吞吐量最大时升高80kbit/s/cell/MHz。     

小蜂窝网络中不活跃用户的最优能量效率资源分配方案

针对5G网络中因小区重叠覆盖区域的干扰问题,为缓解密集小蜂窝网络中移动用户的业务连续性,提高频谱资源利用率,进而最大化整个网络平均能量效率问题。该文提出一种基于不活跃用户的最优能量效率资源分配方案(EEI)。首先,该方案依据不活跃用户通知区域,建立以用户为中心的虚拟小区,小区内小蜂窝基站可协作为用户提供通信服务,提高用户通信质量,缓解小蜂窝同层干扰,减少切换信令开销。其次,基于Lyapunov优化理论,该方案将整体网络平均能量效率优化问题,转换为用户最优传输资源分配和最优功率分配两个子问题,在最大化系统平均能量效率同时保证系统队列稳定性。由于该文将原优化问题进行了松弛,所得结果是局部最优解,而不是全局最优解。仿真结果表明,该文提出的基于不活跃用户的最优能量效率资源分配算法,其系统能量效率优于对比算法而计算复杂度较高。     

Energy-Aware Adaptive Routing for Large-Scale Ad Hoc Networks: Protocol and Performance Analysis

We propose and analyze an energy-aware traffic-adaptive routing strategy for large-scale mobile ad hoc networks. Referred to as Energy-Aware GEolocation-aided Routing (EAGER), this protocol optimally blends proactive and reactive strategies for energy efficiency. Specifically, EAGER partitions the network into cells and performs intra-cell proactive routing and inter-cell reactive routing. The cell size and transmission range are optimized analytically. By adjoining cells around hot spots and hot routes in the network, EAGER is capable of handling time-varying and spatially heterogeneous traffic conditions.     

Vertical Handover Over Intermediate Switching Framework: Assuring Service Quality for Mobile Users

Ensuring quality of service (QoS) for the mobile users during vertical handover between IEEE 802.11 wireless local area networks (WLAN) and data network provided by Ultramodern Telecommunication Systems (UMTS) is one of the key requirements for seamless mobility and transfer of existing connections from one network to another. QoS fulfillment is a complex problem and requires participation of both the mobile users as well as the connection networks. The QoS assurance criteria for existing connections can be affected by fluctuations of data rates when a user moves from the high speed WLAN network to the low speed UMTS network, even in the presence of another WLAN network in its vicinity. This can happen if the alternate WLAN network is highly loaded. Therefore handover from a high speed network to a low speed network should be avoided, whenever possible. This paper proposes a QoS based handover procedure that prioritizes the existing connection over the new connections so that rate fluctuations due to handover can be avoided if there exist another WLAN network in the range of the mobile user. Whenever the possibility of handover is detected, a pre-handover bandwidth reservation technique is used to reserve bandwidth at the alternate WLAN networks to avoid QoS degradation. The proposed scheme is implemented in Qualnet network simulator and the performance is analyzed and compared with traditional handover techniques.     

宏微协同组网下基于小区分簇的联合传输与无线资源分配

针对宏微协同组网下小区间无线资源管理问题,文章提出一种大规模多入多出系统下基于微小区分簇的联合传输和动态频谱分配策略,该策略分两步执行以优化网络加权和速率.首先,所提算法根据各用户当前的信道状态执行微小区分簇,以尽可能地降低小区间干扰,提升系统容量.接着,宏基站和各微小区簇根据所服务用户当前的业务请求信息分别为其动态分配子载波,以最大化网络加权和速率,并提升资源利用率.仿真结果显示,该文提出的微小区分簇和动态频谱分配策略能在尽可能降低宏微协同组网中用户间干扰的同时,有效地提升系统吞吐量.     

Coverage and capacity optimization in LTE network based on non-cooperative games

As to provide the optimal coverage and capacity performance,support high-data-rate service and decrease the capital expenditures and operational expenditures(OPEX)(CAPEX) for operator,the coverage and capacity optimization(CCO) is one of the key use cases in long term evolution(LTE) self-organization network(SON).In LTE system,some factors(e.g.load,traffic type,user distribution,uplink power setting,inter-cell interference,etc.) limit the coverage and capacity performance.From the view of single cell,it always pursuits maximize performance of coverage and capacity by optimizing the uplink power setting and intra-cell resource allocation,but it may result in decreasing the performance of its neighbor cells.Therefore,the benefit of every cell conflicts each other.In order to tradeoff the benefit of every cell and maximize the performance of the whole network,this paper proposes a multi-cell uplink power allocation scheme based on non-cooperative games.The scheme aims to make the performance of coverage and capacity balanced by the negotiation of the uplink power parameters among multi-cells.So the performance of every cell can reach the Nash equilibrium,making it feasible to reduce the inter-cell interference by setting an appropriate uplink power parameter.Finally,the simulation result shows the proposed algorithm can effectively enhance the performance of coverage and capacity in LTE network.     

基于信干噪比的D2D通信功率控制与资源分配

为了优化长期演进(LTE)系统引入设备直传(D2D)通信后带来的同频干扰、系统边缘用户性能恶化问题,提出一种基于信干噪比(SINR)的多小区D2D通信资源分配方案,通过调整信干噪比阈值将部分蜂窝用户(CU)转化为D2D用户并释放频谱资源进而获得较佳的资源分配策略,同时提出一种基于小区间D2D竞争机制的配置算法有效降低小区间干扰.仿真表明,算法能够有效提升系统容量,并提升小区边缘D2D用户公平性.     

基于强化学习的异构网络垂直切换方法

网络切换技术不仅可以保证用户的网络连接,同时能够以较强的信号传输网络数据。网络切换技术的性能对网络服务质量(quality of service, QoS)的影响至关重要。然而,现有的切换算法多数存在严重的乒乓效应,这不仅造成网络资源的严重浪费,还会损害用户的QoS。为此,提出了一种基于强化学习的异构网络垂直切换方案,主要从触发切换、网络选择及判决切换等方面进行优化。在触发切换时将垂直切换考虑成必要切换和择优切换,通过Q-Learning（QL）算法在选择网络时优化垂直切换;然后以QoS为条件,在判决切换时加入驻留定时器,从多角度减少用户切换次数,降低乒乓效应对异构网络垂直切换的影响。仿真结果表明,基于强化学习的异构网络垂直切换方法可以在保证QoS的条件下有效减少用户切换网络的次数,短时间内频繁切换的情况也有所改善,降低了乒乓效应的影响。     

基于基站休眠的负载合并动态功率控制算法

在蜂窝系统中,采用基站休眠策略时,如果固定设置工作基站功率,将导致基站低负载时,网络功率效率降低。提出基于基站休眠的负载合并动态功率控制算法,低负载的宏基站进入休眠,负载较高的宏基站为工作基站,工作基站根据本小区及其分担的邻近休眠基站内的负载变化,动态调节自身的功率。仿真结果表明,所提出的动态功率控制算法在满足用户服务质量的前提下,有效降低了整个蜂窝网络的功率消耗。     

Uplink resource allocation and power control for D2D communications underlaying multi-cell mobile networks

Proximity user equipments (UEs) in mobile networks may be communicated directly without passing their traffic through the base station by using device-to-device (D2D) communications. This can be done using the underlaying approach in which the D2D-UEs (DEs) are allowed to use the same resources allocated for cellular UEs (CEs), which can enhance the spectral efficiency. However, if the resource allocation for DEs is not designed appropriately, it would generate harmful interference on CEs communications. Therefore, this paper addresses a resource allocation and power control problems for D2D communications underlaying multi-cell mobile networks with the consideration of the inter-cell and intra-cell interferences. The problem is formulated to maximise the network performance in terms of achieved throughput while ensuring the quality-of-service (QoS) constraints for CEs and DEs. A two-step algorithm is proposed in which the admission control is performed firstly to determine the set of possible D2D connections and their CE partners that achieve the minimum QoS demands. Then, the optimal power for each permissible DE and its possible partners in different cells are allocated to maximise the network throughput. Simulation results illustrate that the suggested algorithm can remarkably enhance the performance of the network in terms of throughput gain and access rate.     

移动WiMAX中结合关联级别2且利用R6信令交互进行参数协商的硬切换机制

移动WtMAX技术具有传输距离远、接入速度高、支持移动性等特点,该系统网络的切换是支持移动性的关键技术,如果切换时延越大,会造成MS在越长的时间内无法与服务BS交互媒体面数据,从而使网络服务质量大幅下降。本文针对移动WiMAX现有切换机制的时延进行了分析,发现其切换时延极大的影响了WiMAX的服务质量,因此本文在分析了约束切换时延优化的主要因素上提出一种新的结合关联2且利用R6信令进行参数协商的硬切换机制,经过模拟测试和性能分析得出该机制可以有效减小硬切换时延,能够满足移动WiMAX较高服务质量的要求。