CN103052134A - 一种可再生能源供能基站接入选择方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可再生能源供能基站接入选择方法和系统，可再生能源供能的无线通信网络中，获取影响候选基站接入选择的信息；根据接收到的影响候选基站接入选择的信息计算出链路所能达到的最佳能量效率和终端接入候选基站时的链路能量消耗特性；初始化接入每个候选基站的终端集合，判定具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案；判定是否还有尚未接入的终端，如果有则更新接入每个候选基站的终端集合继续进行接入选择，否则结束选择。本发明提高整个网络内所有基站的能量持续性和均衡性，最小化网络的整体能量消耗、延长网络的服务时间。

Description

一种可再生能源供能基站接入选择方法和系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种可再生能源供能基站接入选择方法和系统。

背景技术

当今世界，环境与发展问题已成为国际社会关心的核心问题之一。随着无线通信网络覆盖与数据业务需求的飞速增长，无线通信也成为信息通信产业中能耗增长速度最快的领域。从经济效益和环境保护两个方面来说，节能都是无线通信网络管理中的重要目标之一。国内外已有很多对绿色无线通信网络的研究，主要集中于降低无线通信网络能量消耗、提高能量利用效率的技术，探索部署效率、频谱效率与能量效率的基本权衡关系。

在无线通信网络中，基站的能量消耗占全部能量消耗的50%以上，因此减少基站的能量消耗将大幅减少整个无线通信网络的能量消耗。近年来，可再生能源技术的发展为基站的节能减排提供了新的解决思路。由于可再生能源技术的飞速发展和可再生能源供能的过程中完全无二氧化碳等污染物排放的特性，可再生能源被引入无线通信网络来建设更加根本的绿色无线通信网络成为一种必然的发展趋势。目前，普遍采用的可再生能源技术有风能供电、太阳能供电与风光互补供电等。根据实际自然环境与条件，将多种可再生能源技术单独或者与电网联合为移动通信基站提供通信能量，将构成面向能量多元化的无线通信网络。然而，将可再生能源引入无线通信网络中依然存在很多问题和挑战。例如，由于可再生能源的供应和无线通信网络中的能量消耗都具有不确定性，如何保证接入网稳定供能、充分利用可再生能源和提高能量使用效率成为接入网基站部署和终端接入的关键问题。研究表明，无线通信网络的覆盖影响基站的能量消耗，动态的覆盖有助于减少能量的消耗。

无线通信网络中，基站是与移动终端进行信息传递的主要设备。当移动终端开机后，将选择一个合适的小区，并从中提取控制信道的参数和其他系统消息。基站的选择和重选过程是为了保证终端选择一个最适合的小区且在该小区上能可靠解译下行链路数据，并在上行链路上具有较高的通信率，以便具有在该小区上实现各种通信业务的能力。随着将可再生能源供能基站引入到无线通信网络中，终端接入在很大程度上影响着可再生能源支持的无线网络中的能量持续性和均衡性。需要设计一种合适的可再生能源供能基站接入选择方法和系统，保证可再生能源支持的无线网络中的能量持续性和均衡性。

现有的技术方案中，无线网络的资源管理和能耗的优化问题大多针对采用固定电网供电的基站进行研究，并且现有的绿色蜂窝系统的研究集中于使得上行链路或者下行链路能量效率最大化的资源分配问题、小区覆盖问题以及休眠机制。

1、2011年4月第10卷第4期《IEEE无线通信汇刊》中介绍了在考虑不同上行链路干扰的情况下，设计了使得每个终端在不同载波上能量效率之和最大化的功率分配方案。

2、2010年11月刊《IEEE通信杂志》中提出“小区呼吸”的概念，指动态地调整小区的覆盖半径，即在活跃终端减少时减小覆盖半径以减小发射功率达到节能的目的。休眠节能机制也是降低通信能耗的有效手段，其主要思路是系统根据负载情况和系统当前模块的工作情况，通过合理的逻辑判断和控制，在保证系统冗余安全的条件下，有选择的打开或休眠部分基站/无线接入点，使系统工作在最佳效率点并保证覆盖范围内终端的服务质量。但是，这些通信网络中的节能技术都只针对市网供电的蜂窝网络，探讨基站在传统固定能源如何减少能量的消耗。

3、有关基站选择的专利号为200710142002.4，名称为“选择小区的方法及用户终端及接入网控制节点”的专利中提出判断移动终端是否接入合适的小区和信道，主要受以下因素的限制：该小区是否属于所选择的网络、小区是否被禁止接入、小区的优先级、移动终端的接入等级是否被该小区禁止以及无线信道的质量是否能满足通信的需要等。现有接入网的小区选择标准以接收电平值来衡量，主要考虑各小区无线信道的质量。专利“选择小区的方法及用户终端及接入网控制节点”设计了针对电网供电的接入网的小区选择方法。在用户终端选择小区时，现有技术考虑用户终端的接入类型和小区的接入限制信息，保证用户终端接入的小区对该用户终端的接入类型不进行限制，降低最终选择的目标小区负荷过载的概率，从而减少所述目标小区负荷控制的过程，节省系统资源；同时，因为保证了用户终端所接入的小区对用户的接入类型不进行限制，因此用户终端在选择了小区后，仍然能够发起业务，从而提升服务质量。

综上介绍，现有技术的缺点是只针对采用固定电网供电的基站进行研究，固定电网供能具有稳定性，但是电网供能具有不可再生、二氧化碳等温室气体排放量大等问题。引入可再生能源供能的基站成为必然，这种基站可以摆脱市电的局限，供电自给自足，并且节能环保。但是，在对电网供电的网络的能量优化中，现有技术着重研究提高每个用户在不同载波的上行能量效率以及基站的下行能量效率。现有技术中的无线通信网络只考虑用户服务质量而忽略能量消耗的问题，而事实上在考虑可再生能源支持的无线通信网络时，除保证单一基站能量消耗速率的最小化外，还应该最大化网络整体能量可持续性和均衡性的基站接入选择方案。使用可再生能源为小型无线通信网络供能成为无线通信发展的必然趋势，但是可再生能源的供能具有不可持续性，如何在满足移动终端对基站通信要求的同时，保证整个网络基站能量供应的持续性和均衡性成为亟待解决的问题。因此，移动终端对小区的接入选择问题应同时考虑可再生能源供电的单个基站的能量效率优化和网络中所有可再生能源供能网络整体的能量的可持续性和均衡性。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是，针对上述缺陷，在满足移动终端对基站通信要求的同时，如何保证可再生能源支持的无线网络中能量持续性和均衡性。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种可再生能源供能基站接入选择方法，所述方法具体包括：

A：接收影响候选基站接入选择的信息，所述影响候选基站接入选择的信息包括：无线链路状态、最小传输速率、最大发射功率、可再生能源供能候选基站的当前储能和终端所需传输数据量；

B：根据所述无线链路状态、所述最小传输速率和所述最大发射功率计算链路所能达到的最佳能量效率；

C：根据所述可再生能源供能候选基站的当前储能、所述终端所需传输数据量和所述最佳能量效率计算得到所述终端接入候选基站时的链路能量消耗特性；

D：初始化接入每个候选基站的终端集合；

E：判定具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案；

F：判定是否还有尚未接入的终端，如果有则更新接入每个候选基站的终端集合，跳转至步骤E，否则结束。

所述步骤E具体包括：

E1：判断所述具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，如果是则跳转至步骤E5，否则执行步骤E2-E3；

E2：计算所述终端接入所述候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值；

E3：判定所述终端接入的任意两候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值的差值是否超过阈值，如果超过所述阈值则执行步骤E4-E5，否则跳转至步骤E5；

E4：不为具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值小的候选基站分配终端；

E5：为所有候选基站配对终端的备选方案计算具有能量均衡性的网络能量可持续性；

E6：比较所述备选方案，选择使所述具有能量均衡性的网络能量可持续性最大的备选方案作为接入方案，为每个候选基站分配0个或1个终端终端进行接入，跳转至步骤F。

为解决上述问题，本发明还提供了一种可再生能源供能基站接入选择系统，所述系统具体包括：

信息收集模块、能量效率优化模块和接入选择模块；

所述信息收集模块，用于接收影响候选基站接入选择的信息，所述影响候选基站接入选择的信息包括：无线链路状态、最小传输速率、最大发射功率、可再生能源供能候选基站的当前储能和终端所需传输数据量；

所述能量效率优化模块，用于根据信息收集模块提供的所述无线链路状态、所述最小传输速率和所述最大发射功率，计算链路所能达到的最佳能量效率；

所述接入选择模块，用于根据信息收集模块提供的所述可再生能源供能候选基站的当前储能、所述终端所需传输数据量和所述能量效率优化模块提供的所述最佳能量效率，计算得到所述终端接入候选基站时的链路能量消耗特性，判定具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案。

优选地，所述接入选择模块具体包括：链路能量消耗特性计算模块、网络能量可持续性计算模块和接入方案确定模块；

所述链路能量消耗特性计算模块，用于根据信息收集模块提供所述可再生能源供能候选基站的当前储能、所述终端所需传输数据量和所述能量效率优化模块提供的所述最佳能量效率，计算得到所述终端接入候选基站时的链路能量消耗特性，并传递给所述网络能量可持续性计算模块；

所述网络能量可持续性计算模块，用于根据所述接入方案确定模块确定的接入方案中已经接入候选基站的终端集合，计算具有能量均衡性的网络能量可持续性；

所述接入方案确定模块，用于根据所述网络能量可持续性计算模块计算得到的具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案。

优选地，所述接入方案确定模块具体包括：第一判断模块、下降值计算模块、第二判断模块和接入方案模块；

所述第一判断模块，用于判断所述具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，如果是则进入所述接入方案模块，否则依次进入所述下降值计算模块、所述第二判断模块和所述接入方案模块；

所述下降值计算模块，用于计算所述终端接入所述候选基站时的导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值；

所述第二判断模块，用于判定所述终端接入的任意两候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的差值是否超过阈值，如果超过所述阈值则不为具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值小的候选基站分配终端，再跳转至所述接入方案模块，否则直接跳转至所述接入方案模块；

所述接入方案模块，用于为所有候选基站配对终端的备选方案计算具有能量均衡性的网络能量可持续性，比较所述备选方案，选择所述具有能量均衡性的网络能量可持续性最大的作为接入方案，为每个候选基站分配0个或1个终端进行接入，跳转至所述更新模块。

（三）有益效果

本发明提出了一种可再生能源供能基站接入选择方法和系统，在可再生能源供能的无线通信网络中，根据接收到的影响候选基站接入选择的信息计算出链路所能达到的最佳能量效率和终端接入候选基站时的链路能量消耗特性，初始化接入每个候选基站的终端集合，判定具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案，判定是否还有尚未接入的终端，如果有则更新接入每个候选基站的终端集合继续进行接入选择，否则结束选择，提高整个网络内所有基站的能量持续性和均衡性，最小化网络的整体能量消耗、延长网络的服务时间，在不同传播距离上得到基站能量效率最大化的功率分配。

附图说明

图1为一种可再生能源供能基站接入选择方法的步骤流程图；

图2为一种可再生能源供能基站接入选择方法中步骤E的具体步骤流程图；

图3为一种可再生能源供能基站接入选择系统的组成示意图；

图4为一种可再生能源供能基站接入选择系统中接入方案确定模块的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

实施例一中提供了一种可再生能源供能基站接入选择方法，步骤流程如图1所示，假设研究范围内有K个可再生能源供能的候选基站，M个不同的终端，具体包括以下步骤：

步骤A：接收影响每个候选基站接入选择的信息，影响候选基站接入选择的信息包括：无线链路状态s、最小传输速率r、最大发射功率P、可再生能源供能候选基站的当前储能E和终端所需传输数据量B。P_k为第k个候选基站的最大发射功率，B_m为第m个终端所需传输数据量，E_k为第k个候选基站的当前储能。

步骤B：根据第m个终端接入到第k个候选基站时的无线链路状态s、终端传输业务的最小传输速率r_m和第k个候选基站的最大发射功率P_k，计算链路所能达到的最佳能量效率η_k，m，η_k,m为第m个终端接入第k个候选基站时链路所能达到的最佳能量效率，最佳能量效率的计算公式为

${\mathrm{\η}}_{k,m}=\frac{\mathrm{Wg}}{\left(\ln 2\right)({\mathrm{\σ}}^2+\mathrm{gp})}$ 公式（1）

其中W为链路带宽，g是链路增益，σ²为链路噪声，p为最佳传输功率。链路增益g、链路带宽W和链路噪声σ²就是所指的无线链路状态s。

最佳传输功率p的计算公式为

p=min{max{p^*,p_min}p_max}公式（2）

其中p_max为最大发送功率，p_min为最小发送功率，而最小发送功率p_min的计算公式为

$p_{\min }=\left(2^{\frac{R_{\min }}{W}-1}\right){\mathrm{\σ}}^2/g$ 公式（3）

其中R_min是最小传输速率。

公式（2）中的p^*为以下方程的解

$p^{*}=\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{g}(1+\frac{{\mathrm{gp}}^{*}}{{\mathrm{\σ}}^2})\ln (1+\frac{{\mathrm{gp}}^{*}}{{\mathrm{\σ}}^2})p_c.$ 公式（4）

其中p_c是电路上的能量消耗（是一个已知常量）。

C：根据第k个候选基站的当前储能E_k、第m个终端所需传输数据量B_m和第m个终端接入第k个候选基站时链路所能达到的最佳能量效率η_k，m，计算得到第m个终端接入第k个候选基站时的链路能量消耗特性。由于终端接入候选基站时的链路能量消耗特性由链路能量消耗速率表征，所以第m个终端接入第k个候选基站时链路能量消耗速率的计算公式为：

$R_{k,m}=\frac{B_m}{{\mathrm{\η}}_{k,m}{E}_k}$ 公式（5）

其中k为候选基站的编号，取值范围为1,2，…K，K为候选基站的总个数，m为终端的编号，取值范围为1,2，…M，M为终端的总个数。

D：初始化接入每个候选基站的终端集合。

候选基站的能量消耗特性由候选基站的能量消耗速率表征，在初始情况下，每个候选基站的能量消耗速率初始化为0。

E：判定具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案。

步骤E的流程图如图2所示，具体包括以下步骤：

E1：判断具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，如果是则跳至步骤E5，否则执行步骤E2-E3。

E2：计算终端接入候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值。

E3：判定终端接入的任意两候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值的差值是否超过阈值，如果超过阈值则执行步骤E4-E5，否则跳转至步骤E5。

其中终端接入候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值为终端接入候选基站前和接入后的具有能量均衡性的网络能量可持续性的差值计算得到，其中具有能量均衡性的网络能量可持续性根据公式

$C_{j,n}=(1-\underset{m\∈U_j}{\mathrm{\Σ}}{R}_{j,m}-R_{j,n})\underset{\underset{k\≠j}{k=1}}{\overset{K}{\mathrm{\Π}}}(1-\underset{m\∈U_k}{\mathrm{\Σ}}{R}_{k,m})$ 公式（6）

计算得到，其中C_j，n为第n个终端接入第j个候选基站时的具有能量均衡性的网络能量可持续性，U_k为当前接入第k个候选基站的终端集合，U_j为接入终端n前接入第j个候选基站的终端集合。

E4：不为具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值小的候选基站分配终端。

当终端接入两个候选基站，如候选基站k和候选基站k+1时，如果两个候选基站的基站能量可持续性的下降值的差值超过预设的阈值，则不为基站能量可持续性下降值小的候选基站分配终端。假设候选基站k的基站能量可持续性下降值小，则候选基站k就选择0个终端进行接入，而候选基站k+1选择1个终端进行接入。因为这种情况下，基站能量可持续性下降值小的候选基站的基站能量可持续性不佳，为其分配终端将导致网络能量使用的不均衡，所以就不为其分配终端。

E5：为所有候选基站配对终端的备选方案计算具有能量均衡性的网络能量可持续性。

具有能量均衡性的网络能量可持续性，根据公式

$C^i=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Π}}}(1-\underset{m\∈U_k^i}{\mathrm{\Σ}}{R}_{k,m})$ 公式（7）

计算得到，其中中Cⁱ为第i个备选方案的具有能量均衡性的网络能量可持续性，

为方案i中接入第k个候选基站的终端集合。

E6：比较备选方案，选择具有能量均衡性的网络能量可持续性最大的备选方案作为接入方案，为每个候选基站分配0个或1个终端进行接入，跳转至步骤F。

其中，具有能量均衡性的网络能量可持续性由网络能量剩余比例表征，网络能量剩余比例越大表示可再生能源供能的网络能量持续性和均衡性越好。

在K个候选可再生能源供能基站，M个不同的终端的研究范围内，备选方案的总数最多可以为K*M中。但是，在可再生能源基站的当前储能限制下，备选方案的总数小于等于K*M。

F：判定是否还有尚未接入的终端，如果有则更新接入每个候选基站的终端集合，跳转至步骤E，否则结束。

其中，更新接入每个候选基站的终端集合为每个候选基站选择0个或1个终端进行接入后，接入每个候选基站的终端集合改变，根据每个候选基站当前服务的终端，更新当前接入每个候选基站的终端集合。

通过使用上述方法，在可再生能源供能的无线通信网络中，根据接收到的影响候选基站接入选择的信息计算出链路所能达到的最佳能量效率和终端接入候选基站时的链路能量消耗特性，初始化接入每个候选基站的终端集合，判定具有能量均衡性的网络初次接入终端时，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案，判定是否还有尚未接入的终端，如果有则更新接入每个候选基站的终端集合继续进行接入选择，否则结束选择，提高整个网络内所有基站的能量持续性和均衡性，最小化网络的整体能量消耗、延长网络的服务时间，在不同传播距离上得到基站能量效率最大化的功率分配。

实施例二

为达到上述目的，本发明的实施例二中还提供了一种可再生能源供能基站接入选择系统，其组成示意图如图3所示，系统具体包括：

信息收集模块31、能量效率优化模块32和接入选择模块33；

信息收集模块31，用于接收影响候选基站接入选择的信息，影响候选基站接入选择的信息包括：无线链路状态、最小传输速率、最大发射功率、可再生能源供能候选基站的当前储能和终端所需传输数据量。

能量效率优化模块32，用于根据信息收集模块31提供的无线链路状态、最小传输速率和最大发射功率，计算链路所能达到的最佳能量效率。

接入选择模块33，用于根据信息收集模块31提供的可再生能源供能候选基站的当前储能、终端所需传输数据量和能量效率优化模块32提供的最佳能量效率，计算得到终端接入候选基站时的链路能量消耗特性，判定具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案。

接入选择模块33具体包括：链路能量消耗特性计算模块331、网络能量可持续性计算模块332和接入方案确定模块333。

链路能量消耗特性计算模块331，用于根据信息收集模块31提供的可再生能源供能候选基站的当前储能、终端所需传输数据量和能量效率优化模块32提供的最佳能量效率，计算得到终端接入候选基站时的链路能量消耗特性，并传递给网络能量可持续性计算模块332。

网络能量可持续性计算模块332，用于根据接入方案确定模块333确定的接入方案中已经接入候选基站的终端集合，计算具有能量均衡性的网络能量可持续性。

接入方案确定模块333，用于根据网络能量可持续性计算模块332计算得到的具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案。

系统还包括：更新模块34，为每个候选基站选择0个或1个终端进行接入后，接入每个候选基站的终端集合改变，当还有尚未接入的终端时，根据每个基站当前服务的终端，更新当前接入每个候选基站的终端集合。

其中，接入方案确定模块333的组成示意图如图4所示，具体包括：第一判断模块3331、下降值计算模块3332、第二判断模块3333和接入方案模块3334。

第一判断模块3331，用于判断具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，如果是则进入接入方案模块3334，否则依次进入下降值计算模块3332、第二判断模块3333和第二接入方案模块3334。

下降值计算模块3332，用于计算终端接入候选基站时的导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值。

下降值计算模块3332中终端接入候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值为终端接入候选基站前和接入后的具有能量均衡性的网络能量可持续性的差值计算得到，其中具有能量均衡性的网络能量可持续性，根据公式

$C_{j,n}=(1-\underset{m\∈U_j}{\mathrm{\Σ}}{R}_{j,m}-R_{j,n})\underset{k\≠j}{\overset{K}{\underset{k=1}{\mathrm{\Π}}}}(1-\underset{m\∈{U_k}_{}}{\mathrm{\Σ}}{R}_{k,m})$ 公式（6）

计算得到，其中C_j，n为第n个终端接入第j个候选基站时的具有能量均衡性的网络能量可持续性，U_k为当前接入第k个候选基站的终端集合，U_j为接入终端n前接入第j个候选基站的终端集合。

第二判断模块3333，用于判定终端接入的任意两候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的差值是否超过阈值，如果超过阈值则不为具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值小的候选基站分配终端，再跳转至接入方案模块3334，否则直接跳转至接入方案模块3334。

接入方案模块3334，用于为所有候选基站配对终端的备选方案计算具有能量均衡性的网络能量可持续性，比较备选方案，选择具有能量均衡性的网络能量可持续性最大的作为接入方案，为每个候选基站分配0个或1个终端进行接入，跳转至更新模块34。

其中，具有能量均衡性的网络能量可持续性由网络能量剩余比例表征，网络能量剩余比例越大表示可再生能源供能的网络能量持续性和均衡性越好。

其中为所有候选基站配对终端的备选方案计算具有能量均衡性的网络能量可持续性，根据公式

$C^i=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Π}}}(1-\underset{m\∈U_k^i}{\mathrm{\Σ}}{R}_{k,m})$ 公式（7）

计算得到，其中中Cⁱ为第i个备选方案的具有能量均衡性的网络能量可持续性，为方案i中接入第k个候选基站的终端集合。

通过使用上述系统，在可再生能源供能的无线通信网络中，根据接收到的影响候选基站接入选择的信息计算出链路所能达到的最佳能量效率和终端接入候选基站时的链路能量消耗特性，初始化接入每个候选基站的终端集合，判定具有能量均衡性的网络初次接入终端时，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案，判定是否还有尚未接入的终端，如果有则更新接入每个候选基站的终端集合继续进行接入选择，否则结束选择，提高整个网络内所有基站的能量持续性和均衡性，最小化网络的整体能量消耗、延长网络的服务时间，在不同传播距离上得到基站能量效率最大化的功率分配。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种可再生能源供能基站接入选择方法，其特征在于，所述方法具体包括：

A：接收影响候选基站接入选择的信息，所述影响候选基站接入选择的信息包括：无线链路状态、最小传输速率、最大发射功率、可再生能源供能候选基站的当前储能和终端所需传输数据量；

B：根据所述无线链路状态、所述最小传输速率和所述最大发射功率计算链路所能达到的最佳能量效率；

C：根据所述可再生能源供能候选基站的当前储能、所述终端所需传输数据量和所述最佳能量效率计算得到所述终端接入候选基站时的链路能量消耗特性；

D：初始化接入每个候选基站的终端集合；

E：判定具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案；

F：判定是否还有尚未接入的终端，如果有则更新接入每个候选基站的终端集合，跳转至步骤E，否则结束；

所述步骤E具体包括：

E1：判断所述具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，如果是则跳至步骤E5，否则执行步骤E2-E3；

E2：计算所述终端接入所述候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值；

E3：判定所述终端接入的任意两候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值的差值是否超过阈值，如果超过所述阈值则执行步骤E4-E5，否则跳转至步骤E5；

E4：不为具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值小的候选基站分配终端；

E5：为所有候选基站配对终端的备选方案计算具有能量均衡性的网络能量可持续性；

E6：比较所述备选方案，选择使所述具有能量均衡性的网络能量可持续性最大的备选方案作为接入方案，为每个候选基站分配0个或1个终端进行接入，跳转至步骤F。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中所述终端接入候选基站时的链路能量消耗特性由链路能量消耗速率表征，所述链路能量消耗速率的计算公式为：

$R_{k,m}=\frac{B_m}{{\mathrm{\η}}_{k,m}{E}_k}$

其中k为所述候选基站的编号，取值范围为1,2，…K，K为候选基站的总个数，m为终端的编号，取值范围为1,2，…M，M为终端的总个数，R_k，m为第m个终端接入第k个候选基站时的链路能量消耗速率，B_m为第m个终端所需传输数据量，η_k，m为第m个终端接入第k个候选基站时链路所能达到的最佳能量效率，E_k为第k个候选基站的当前储能。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤E3中终端接入候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值为终端接入候选基站前和接入后的具有能量均衡性的网络能量可持续性的差值计算得到，其中所述具有能量均衡性的网络能量可持续性，根据公式

$C_{j,n}=(1-\underset{m\∈U_j}{\mathrm{\Σ}}{R}_{j,m}-R_{j,n})\underset{\underset{k\≠j}{k=1}}{\overset{K}{\mathrm{\Π}}}(1-\underset{m\∈U_k}{\mathrm{\Σ}}{R}_{k,m})$

计算得到，其中C_j，n为第n个终端接入第j个候选基站时的具有能量均衡性的网络能量可持续性，U_k为当前接入第k个候选基站的终端集合，U_j为接入终端n前接入第j个候选基站的终端集合。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤E5中为所有候选基站配对终端的备选方案计算具有能量均衡性的网络能量可持续性，根据公式

$C^i=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Π}}}(1-\underset{m\∈U_k^i}{\mathrm{\Σ}}{R}_{k,m})$

计算得到，其中中Cⁱ为第i个备选方案的具有能量均衡性的网络能量可持续性，为方案i中接入第k个候选基站的终端集合。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤F中接入每个候选基站的终端集合具体包括：

为每个候选基站选择0个或1个终端进行接入后，接入每个候选基站的终端集合改变，根据每个候选基站当前服务的终端，更新当前接入每个候选基站的终端集合。

6.一种可再生能源供能基站接入选择系统，其特征在于，所述系统具体包括：信息收集模块、能量效率优化模块和接入选择模块；

所述信息收集模块，用于接收影响候选基站接入选择的信息，所述影响候选基站接入选择的信息包括：无线链路状态、最小传输速率、最大发射功率、可再生能源供能候选基站的当前储能和终端所需传输数据量；

所述能量效率优化模块，用于根据信息收集模块提供的所述无线链路状态、所述最小传输速率和所述最大发射功率，计算链路所能达到的最佳能量效率；

所述接入选择模块，用于根据信息收集模块提供的所述可再生能源供能候选基站的当前储能、所述终端所需传输数据量和所述能量效率优化模块提供的所述最佳能量效率，计算得到所述终端接入候选基站时的链路能量消耗特性，判定具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，并根据具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：更新模块，为每个候选基站选择0个或1个终端进行接入后，接入每个候选基站的终端集合改变，当还有尚未接入的终端时，根据每个基站当前服务的终端，更新当前接入每个候选基站的终端集合。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接入选择模块具体包括：链路能量消耗特性计算模块、网络能量可持续性计算模块和接入方案确定模块；

所述链路能量消耗特性计算模块，用于根据信息收集模块提供的所述可再生能源供能候选基站的当前储能、所述终端所需传输数据量和所述能量效率优化模块提供的所述最佳能量效率，计算得到所述终端接入候选基站时的链路能量消耗特性，并传递给所述网络能量可持续性计算模块；

所述网络能量可持续性计算模块，用于根据所述接入方案确定模块确定的接入方案中已经接入候选基站的终端集合，计算具有能量均衡性的网络能量可持续性；

所述接入方案确定模块，用于根据所述网络能量可持续性计算模块计算得到的具有能量均衡性的网络能量可持续性确定接入方案。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述接入方案确定模块具体包括：第一判断模块、下降值计算模块、第二判断模块和接入方案模块；

所述第一判断模块，用于判断所述具有能量均衡性的网络是否为初次接入终端，如果是则进入所述接入方案模块，否则依次进入所述下降值计算模块、所述第二判断模块和所述接入方案模块；

所述下降值计算模块，用于计算所述终端接入所述候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值；

所述第二判断模块，用于判定所述终端接入的任意两候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的差值是否超过阈值，如果超过所述阈值则不为具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值小的候选基站分配终端，再跳转至所述接入方案模块，否则直接跳转至所述接入方案模块；

所述接入方案模块，用于为所有候选基站配对终端的备选方案计算具有能量均衡性的网络能量可持续性，比较所述备选方案，选择所述具有能量均衡性的网络能量可持续性最大的作为接入方案，为每个候选基站分配0个或1个终端进行接入，跳转至所述更新模块。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述下降值计算模块中终端接入候选基站时导致的具有能量均衡性的网络能量可持续性的下降值为终端接入候选基站前和接入后的具有能量均衡性的网络能量可持续性的差值计算得到，其中所述具有能量均衡性的网络能量可持续性，根据公式

$C_{j,n}=(1-\underset{m\∈U_j}{\mathrm{\Σ}}{R}_{j,m}-R_{j,n})\underset{\underset{k\≠j}{k=1}}{\overset{K}{\mathrm{\Π}}}(1-\underset{m\∈U_k}{\mathrm{\Σ}}{R}_{k,m})$

计算得到，其中C_j，n为第n个终端接入第j个候选基站时的具有能量均衡性的网络能量可持续性，U_k为当前接入第k个候选基站的终端集合，U_j为接入终端n前接入第j个候选基站的终端集合。

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