软件定义无线网络能耗与干扰的协调优化研究

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近年来,因密集部署无线接入设备造成的能耗和干扰问题越来越严重。多数研究单方面地考虑系统节能或干扰抑制,很少将两者间的相互影响关系考虑到优化目标中,导致系统节能和性能提升无法实现最优。因此,在密集部署AP的WLAN中,如何根据当前网络状态以尽量少的AP设备和最优的AP发射功率满足通信需求,成为系统资源优化的新目标。针对上述问题,本文在密集部署AP的场景中,利用SDWN技术的集中控制特性,提出基于贝叶斯博弈的能耗干扰协调优化算法。在保证用户通信需求的前提下,通过休眠系统中的空载AP和干扰AP,并结合调节AP发射功率,实现系统能耗与干扰的协调优化。首先,通过大量实际测量,验证AP间干扰对AP性能及能耗的影响,并利用数学软件量化AP能耗-负载-发射功率三者间的关系。然后,利用上述关系模型设计基于贝叶斯博弈的能耗干扰协调优化算法。该算法以最大化各AP效益为目标,结合AP能耗-负载-发射功率关系模型、AP间干扰状态以及用户通信需求,设计贝叶斯博弈模型,从而解决休眠AP选择、AP发射功率调节问题。由于该算法在网络节点较多时,计算复杂而无法在有效时间内获取最优解。因此提出基于迭代的快速算法,在贝叶斯博弈的基础上,利用聚簇和迭代思想实现能耗和干扰的协调优化。最后,利用MATLAB进行算法仿真,并在SDWN实验平台上部署测试。实验结果表明,在不同负载场景下,本文提出的能耗干扰协调优化算法相较于现有的JIT联合优化算法节能比例最高提升4%,最低提升1%;同时,单AP平均信道容量最高提升17%,最低提升2%;用户平均信道容量最高提升48%,最低提升5%。因此,本文算法不仅能进一步降低了系统成本,同时提升了网络性能。
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