CN109041117B - 一种密集网络中的服务基站的选择方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种密集网络中的服务基站的选择方法及系统,所述选择方法包括:首先计算用户u随机到达位置r处连接到至少两个能量受限的基站的传输速率,判断是否只有一个所述传输速率大于最低服务质量所需要的数据率,若是,则选择传输速率大于最低服务质量所需要的数据率的基站作为服务基站;若否,则根据每个能量受限的基站的剩余能耗和所述用户随机到达位置处连接到基站的传输速率,以确定所选择的服务基站。本发明同时考虑到了吞吐量和生存时间等因素,综合考量服务基站的选择,同时,本发明在移动终端的链路接入上,尽量平衡多个基站的吞吐量,本发明的方法可以综合考虑能耗情况,延长网络寿命和所有基站的工作时间。
Description
技术领域
本发明涉及服务基站选择技术领域,特别是涉及一种密集网络中的服务基站的选择方法及系统。
背景技术
现有技术在进行基站的选择上,仅仅只是考虑了终端接收基站信号强度和设定阈值的对比来进行基站连接的选择。没有考虑在密集网络的部署情况下,当用户大量聚集时,多个小基站的发射信号强度都大于接收阈值,但是移动终端却过多的接入到同一个小基站。这样导致的后果是让某个特定基站的吞吐量加大,能耗过大,在能量受限的时候降低使用寿命。
现有技术中还根据信道质量信息和终端的负载信息选择合适的基站进行连接。没有考虑到基站本身受到发射功率和吞吐量的限制。这样可能导致的后果是同时满足多个小基站的接收强度阈值的终端,过多的占据发射功率大的特定基站的资源。使得本可以接入其他基站的移动终端,由于前述特定基站的负载能力有限而无法接入。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种密集网络中的服务基站的选择方法及系统,用于解决现有技术中在能量受限的时候降低使用寿命,由于特定基站的负载能力有限而无法接入移动终端的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种密集网络中的服务基站的选择方法,所述选择方法包括:
计算用户u随机到达位置r处连接到至少两个能量受限的基站的传输速率;
判断是否只有一个所述传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M,若是,则选择传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M的基站作为服务基站;若否,则根据每个基站的剩余能耗和所述用户u随机到达位置r处连接到基站的传输速率,以确定所选择的服务基站。
在本发明的一实施例中,如果任意一个所述基站的传输速率均小于最低服务质量所需要的所述数据率M,用户u停止服务。
在本发明的一实施例中,所述计算用户u随机到达位置r处连接到至少两个能量受限的基站的传输速率包括:
用户u随机到达位置r处连接到至少两个能量受限的基站的传输速率为:
其中,α表示某一个基站,W表示用户u接入到某一个基站后分配的带宽,n0表示噪声功率谱密度,Sα(r)表示用户u在位置r处的接收功率。
在本发明的一实施例中,若只有一个所述传输速率大于最低服务质量所需要的所述数据率M,则选择传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M的基站作为服务基站包括:
用户u选择的服务基站为:
其中,αu表示用户u选择的服务基站。
在本发明的一实施例中,根据每个能量受限的基站的剩余能耗和所述用户u随机到达位置r处连接到基站的传输速率,以确定所选择的服务基站包括:
用户u的服务基站的选择方式为:
为实现上述目的,本发明还提供一种密集网络中的服务基站的选择系统,所述选择系统包括:
基站传输速率计算单元,计算用户u随机到达位置r处连接到至少两个能量受限的基站的传输速率;
服务基站选择单元,用于判断是否只有一个所述传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M,若是,则选择传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M的基站作为服务基站;若否,则根据每个基站的剩余能耗和所述用户u随机到达位置r处连接到能量受限的基站的传输速率,以确定所选择的服务基站。
本发明还提供了一种电子设备,包括处理器和存储器,所述存储器存储有程序指令,所述处理器运行程序指令实现上述的服务基站的选择方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的服务基站的选择方法。
如上所述,本发明的一种密集网络中的服务基站的选择方法及系统,具有以下有益效果:
本发明首先计算用户u随机到达位置r处连接到至少两个能量受限的基站的传输速率,判断是否只有一个所述传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M,若是,则选择传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M的基站作为服务基站;若否,则根据每个基站的剩余能耗和所述用户u随机到达位置r处连接到基站的传输速率,以确定所选择的服务基站。本发明同时考虑到了吞吐量和生存时间等因素,综合考量服务基站的选择,同时,本发明在移动终端的链路接入上,尽量平衡多个基站的吞吐量,本发明的方法可以综合考虑能耗情况,延长网络寿命和所有基站的工作时间。
本发明简单高效,具有较强的通用性和实用性,应用范围广泛。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种密集网络中的服务基站的选择方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的一种密集网络中的服务基站的选择方法的算法流程示意图;
图3为本申请实施例提供的一种密集网络中的服务基站的选择系统的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的能量受限的基站A和能量受限的基站B的剩余能量比值图;
图6为本申请实施例提供的能量受限的基站A和能量受限的基站B的剩余能量比值图。
元件标号说明
1 一种密集网络中的服务基站的选择系统
10 基站传输速率计算单元
20 服务基站选择单元
110 一种电子设备
1101 处理器
1102 存储器
S1~S2 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
具体地,请参阅图1和图2,图1为本申请实施例提供的一种密集网络中的服务基站的选择方法的流程示意图,图2为本申请实施例提供的一种密集网络中的服务基站的选择方法的算法流程示意图,本实施例提供一种密集网络中的服务基站的选择方法,所述选择方法包括:
S1、计算用户u随机到达位置r处连接到至少两个能量受限的基站的传输速率。
S2、判断是否只有一个所述传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M,若是,则选择传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M的基站作为服务基站;若否,则根据每个基站的剩余能耗和所述用户u随机到达位置r处连接到基站的传输速率,以确定所选择的服务基站。
具体的,假设有两个不同的能量受限的基站,分别用A、B表示,分别为A基站、B基站,且A基站和B基站这两个基站的无线回传链路容量是有限的。
在实际部署中,A基站、B基站可以是电池供电,则基站在电池供电时的工作时长为基站的生存时间。用户随机进入基站的覆盖范围,若A基站、B基站的回传容量均满足用户的需求,此时用户u在随机到达位置r处连接到基站A或基站B的传输速率为:
其中,α表示A基站或B基站,W表示用户u接入到A基站或B基站后分配的带宽,n0表示噪声功率谱密度,Sα(r)表示用户u在位置r处的接收功率。
当用户U选择服务基站时,若只考虑用户自身的下载速度以及用户自身的需求,此时用户的服务基站选择表示为下式:
用户u选择的服务基站为:
其中,αu表示用户u选择的服务基站,并且满足最低服务质量所需要的数据率M,如果A基站或B基站都不能满足最低服务质量所需要的所述数据率M,即为A基站或B基站的传输速率均小于最低服务质量所需要的所述数据率M,则不选择任意一个基站作为服务基站,用户u停止服务。
当A基站、B基站均不能保证发射功率相等的时候,随着工作时间和接入用户的逐渐增多,发射功率较大的负载会越来越大。在这种情况下,两个基站的电量无论是相等还是不等,发射功率较大的电量消耗的速度会大于发射功率较小的基站,很难保证两个基站同时耗完电池电量。在这种情况下,用下式表示基站的能耗:
当基站的用户均已满足服务最低需求,此时服务基站的选择标准不再是下载速度的大小,而应考虑网络寿命,将基站能耗和剩余能量作为参考。因此,当用户进入基站覆盖范围后,若两个基站都能满足用户服务质量要求,为保持网络寿命,则用户的服务基站选择方式如下,以两个可选小基站为例:
在用户众多和基站位置固定的场景下,基站维持自身的工作损耗的能量EW和基站回传损耗的能量是不变的,因此影响能耗的主要是下行链路的传输损耗。为尽可能延长基站工作时间,本方法让两个基站的剩余能量和吞吐量的比值维持在相等的水平。此时当一个新的用户进入基站的覆盖范围时,在同时满足服务质量的情况下,不在考虑下载速度的大小,而是考虑上述的关系,使基站能耗的大小与剩余能量成正比。
具体地,请参阅图3,图3为本申请实施例提供的一种密集网络中的服务基站的选择系统1的结构示意图,与方法实施例原理相似的是,本发明提供了一种密集网络中的服务基站的选择系统1,所述选择系统包括:基站传输速率计算单元10、以及服务基站选择单元20,其中,
基站传输速率计算单元10,用于计算用户u随机到达位置r处连接到至少两个能量受限的基站的传输速率。
服务基站选择单元20,用于判断是否只有一个所述传输速率大于最低服务质量所需要的所述数据率M,若是,则选择传输速率大于最低服务质量所需要的所述数据率M的基站作为服务基站;若否,则根据每个基站的剩余能耗和所述用户u随机到达位置r处连接到基站的传输速率,以确定所选择的服务基站。
具体的,所述基站传输速率计算单元10和服务基站选择单元20之间建立通信连接。
具体地,请参阅图4,图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图,本发明还提供了一种电子设备110,包括处理器1101和存储器1102,所述存储器1102存储有程序指令,所述处理器1101运行程序指令实现上述的服务基站的选择方法。
具体的,所述电子设备110可以为手机或平板电脑或台式电脑。
具体的,所述处理器1101可以为中央处理器(CentralProcessingUnit,CPU),所述存储器1102可以为随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)类型的内部存储器,所述处理器1101、存储器1102可以集成为一个或多个独立的电路或硬件,如:专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit,ASIC)。
一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的服务基站的选择方法。
通过仿真验证本服务基站的选择方法在基站的生存时间以及吞吐量性能的优势。举例假设1km区域内存在两个小基站,基站A和基站B,由于基站B的发射功率较大,剩余能量的设置较小。移动用户随机进入到这两个基站的覆盖范围之中。传统方法是将接收信号强度作为服务基站选择标准,仿真将本发明的服务基站的选择方法和传统方法进行性能比较。
如图5所示,图5为本申请实施例提供的基站A和基站B的剩余能量比值图,图5展示了基站的归一化吞吐量随着剩余能量比值变化的情况。可以看到,在传统方法中,随着横坐标的逐渐增大,基站B的剩余能量明显增加,继而基站B的吞吐量逐渐上升而基站A的吞吐量逐渐下降。而本发明的服务基站的选择方法会让两者的吞吐量维持基本相等且尽量保持均衡。
如图6所示,图6为本申请实施例提供的基站A和基站B的剩余能量比值图,图6展示了基站的生存时间随着剩余能量比值变化的情况。对于传统方法,在基站B和基站A剩余能量比值越来越大的情况下,接入基站B的用户数会越来越多,在总的用户数固定的情况下,基站B的能耗越来越大而基站A的能耗越来越小,因此基站B的生存时间越来越小而基站A的生存时间越来越大。本发明的服务基站的选择方法可以综合考虑能耗情况,延长网络寿命和所有基站的工作时间。
综上所述,本发明首先计算用户u随机到达位置r处连接到至少两个基站的传输速率,判断是否只有一个所述传输速率大于最低服务质量所需要的所述数据率M,若是,则选择传输速率大于最低服务质量所需要的所述数据率M的基站作为服务基站;若否,则根据每个基站的剩余能耗和所述用户u随机到达位置r处连接到基站的传输速率,以确定所选择的服务基站。本发明同时考虑到了吞吐量和生存时间等因素,综合考量服务基站的选择,同时,本发明在移动终端的链路接入上,尽量平衡多个基站的吞吐量,本发明的方法可以综合考虑能耗情况,延长网络寿命和所有基站的工作时间。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
2.根据权利要求1所述的一种密集网络中的服务基站的选择方法,其特征在于:如果任意一个所述基站的传输速率均小于最低服务质量所需要的所述数据率M,用户u停止服务。
5.一种密集网络中的服务基站的选择系统,其特征在于,所述选择系统包括:
基站传输速率计算单元,计算用户u随机到达位置r处连接到至少两个能量受限的基站的传输速率;
服务基站选择单元,用于判断是否只有一个所述传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M,若是,则选择传输速率大于最低服务质量所需要的数据率M的基站作为服务基站;若否,则根据每个基站的剩余能耗和所述用户u随机到达位置r处连接到基站的传输速率,以确定所选择的服务基站,其中,用户u的服务基站的选择方式为:
6.一种电子设备,其特征在于:包括处理器和存储器;所述存储器中存储有程序指令,所述处理器运行程序指令以实现如权利要求1至权利要求4任一项所述的服务基站的选择方法。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于:所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至权利要求4任一项所述的服务基站的选择方法。
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