一種基于復雜網絡實現c-ran下rru自適應配置的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及移動通信技術領域，尤其是一種應用于C-RAN架構無線接入網系統的RRU自適應配置的系統和方法。
【背景技術】
[0002]在無線接入網中，隨著用戶的移動，無線通信網的業務量存在潮汐現象，比如，白天用戶由居民區逐漸向商業區、工業區移動，晚上又逐漸移回居民區，使得無線網絡的業務量出現明顯的潮汐現象。這種業務量的漲落導致在大部分時候基站承載的業務量遠小于峰值(基站的容量)，從而造成大量的能源浪費。
[0003]針對上述問題，分布式網絡節能管理機制主要根據網絡業務量的分布狀況，通過休眠負載較低的基站，利用周圍基站進行功率補償以保證網絡覆蓋，從而解決能源浪費問題。目前，分布式網絡架構下的節能管理機制分為兩類:分布式和集中式。分布式的節能管理機制中基站根據自身和周圍基站的情況決定自身狀態，并通知附近基站，這種方式需要基站之間進行大量的信息交互(負載狀態、功率)，增加了網絡額外的信令負擔；而集中式的節能管理機制則由基站控制器對其下屬的基站狀態進行決策，雖然減少了信令的開銷，但有很強的局限性，只能實現局部網絡最優，并不能實現網絡的全局最優。
[0004]在傳統無線接入網系統中，各大運營商面臨著降低成本、提高性能和節能減排的挑戰，中國移動提出了面向綠色演進的新型無線接入網構架C-RAN。如圖1所示，C-RAN具有一個虛擬的基帶資源池管理結構，主要包括三部分:1)由遠端無線射頻單元(Remote Rad1Unit, RRU)和天線組成的分布式無線網絡；2)由高帶寬低延遲的光傳輸網連接遠端無線射頻單元；3)由高性能通用處理器和實時虛擬技術組成的集中式基帶處理池。其中，基帶處理池由通用高性能處理器構成，通過實時虛擬技術連接在一起，并具有異常強大的處理能力；遠端射頻部分受到基帶資源池的控制。
[0005]在C-RAN架構無線網絡中，基帶資源池通過將各小區的數據進行集中管理，減少了小區間信息交互產生的信令開銷，有利于實現網絡的節能管理。同時，集中式管理特點為網絡根據基帶資源池中整個網絡的業務量分布情況實現自適應地對RRU的工作狀態進行全局性的最優配置奠定了基礎，但是目前還沒有一種自適應RRU配置的節能管理機制及方法。在無線接入網中，由于用戶移動呈現出很強的時間規律性，使得網絡的業務量呈現出隨時間變化而迀移的現象，即存在某些基站在部分時候所承載的業務量遠小于基站的最大容量，從而導致能源的浪費。目前，在分布式架構無線網絡下通過休眠負載較低的基站并增大相鄰基站的發射功率實現節能管理的方法不適用于C-RAN架構無線網絡中。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，提出了一種提高了網絡能源利用率、適用于C-RAN架構無線網絡的基于復雜網絡實現C-RAN下RRU自適應配置的系統和方法。本發明的技術方案如下:一種基于復雜網絡實現C-RAN下RRU自適應配置的系統，其中，C-RAN架構包括有遠端無線射頻單元和天線組成的分布式無線網絡、與遠端無線射頻單元相連接的光傳輸網及基帶資源池；RRU自適應配置的系統包括:數據處理模塊、網絡優化模塊和切換執行模塊；其中
[0007]所述數據處理模塊用于獲取C-RAN架構下無線接入網基帶資源池中RRU與Ue的數量以及周期T內所有的服務記錄信息，構建復雜網絡，生成復雜網絡矩陣，并計算出當前周期內各RRU的隸屬度，生RRU隸屬度列表，并將隸屬度列表發送給網絡優化模塊；
[0008]所述網絡優化模塊用于獲取C-RAN架構下無線接入網基帶資源池中RRU位置信息，建立RRU位置關系矩陣，并根據接收到的RRU的隸屬度列表對網絡中RRU進行社區劃分，計算出每一個社區中RRU的最優配置和各RRU的功率，生成RRU狀態最優方案和RRU功率分配方案；并將RRU狀態最優方案和RRU功率分配方案發送到切換執行模塊；
[0009]所述的切換執行模塊用于根據接收到RRU最優配置方案和RRU功率分配方案，與基帶資源池中RRU的狀態進行對比，生成RRU狀態切換列表和RRU功率調整列表，并通過基帶資源池向RRU下發狀態切換和功率調整命令。
[0010]進一步的，所述數據處理模塊包含復雜網絡建立模塊和隸屬度計算模塊兩個子模塊；所述的復雜網絡建立模塊獲取C-RAN架構下無線接入網基帶資源池中RRU和Ue的數量以及周期T內所有的服務記錄信息RRU標號RRU1, Ue標號Uej，服務時長hs，將RRU映射為A類節點，Ue映射為B類節點，RRU和Ue之間的信道映射為邊，RRU對Ue的服務時長映射作為邊的權重；將A類節點序號作為行數，B類節點序號作為列數，RRU1為第Ue ,服務的時長b與周期T的比值作為矩陣元素a ^，生成復雜網絡矩陣La1^nixn，并將復雜網絡矩陣發送給隸屬度計算模塊。其中b表示RRU iSUe,提供通信服務的時長，其中，m表示網絡中RRU個數，η表示網絡中用戶個數，矩陣中每一個元素ai j表示RRU 1與Ue s間邊的權重；所述的隸屬度計算模塊根據收到的復雜網絡矩陣，將該復雜網絡矩陣第i個RRU所在行的各個元素分別加和作為該RRU的隸屬度MS1，生成RRU隸屬度列表，并將隸屬度列表發送給網絡優化模塊。
[0011]進一步的，所述網絡優化模塊包含RRU關系矩陣建立模塊、RRU標記模塊、社區劃分模塊、RRU狀態優化模塊和功率分配模塊五個子模塊；其中
[0012]所述的RRU關系矩陣建立模塊用于獲取C-RAN架構下無線接入網基帶資源池中RRU位置信息，根據RRU是否相鄰建立RRU位置關系矩陣Lb1^nixni,將位置RRU關系矩陣發送給社區劃分模塊、RRU狀態優化模塊和功率分配模塊；
[0013]所述的RRU標記模塊用于對各RRU進行標記，其實現方法為:RRU標記模塊根據接收到RRU隸屬度列表，將各隸屬度MSi分別與開啟門限Ts和關閉門限Tc對比，若MSi < Tc，則將該RRU標記為輕負載，若MSi > Ts,則將該RRU標記為過載，從而生成RRU標記列表，并將RRU標記列表發送給社區劃分模塊和RRU狀態優化模塊；
[0014]所述的社區劃分模塊根據接收到RRU位置關系矩陣和RRU標記列表，將有過載標記的RRU及其相鄰的RRU劃為同一社區，其他RRU各自為一個社區；將所有含過載標記RRU且包含相同RRU的社區進行合并，含有輕負載標記且相鄰的RRU的社區進行合并，其余未標記的RRU為一個社區；將社區劃分結果發送給RRU狀態優化模塊；
[0015]所述的RRU狀態優化模塊接收到RRU位置關系矩陣、RRU標記列表和社區劃分結果，并獲取基帶資源池中各RRU的狀態信息，并生成RRU狀態列表，根據社區劃分結果查找每個社區中RRU的標記情況，結合RRU關系矩陣和RRU狀態列表，在含有過載標記的社區中找出滿足每個有過載標記的RRU附近有處于關閉狀態RRU被打開的組合，將符合條件的組合中開啟的RRU個數最少的組合作為該社區RRU的最優配置方案；在含有輕負載標記的社區中找出滿足每個RRU的附近至少有一個RRU開啟的組合，將符合條件的組合中關閉的RRU個數最多的組合作為該社區RRU的最優配置方案，將各社區的最優配置方案合并，生成RRU狀態最優方案，并發送給功率分配模塊；
[0016]所述的功率分配模塊用于接收到RRU位置關系矩陣和RRU狀態最優方案，計算在保證網絡覆蓋的情況下各RRU的功率，生成RRU功率分配方案，并將RRU狀態最優方案和RRU功率分配方案發送到切換執行模塊。
[0017]進一步的，切換執行模塊包含執行列表生成模塊和執行命令下發模塊兩個子模塊；其中
[0018]所述的執行列表生成模塊用于根據接收到的RRU狀態最優方案中的RRU狀態和RRU功率分配方案，并獲取基帶資源池中RRU當前的狀態信息，將RRU最優配置方案中RRU的工作狀態與RRU當前工作狀態進行比較，生成RRU狀態切換列表；RRU功率分配方案中RRU的發射功率與RRU當前發射功率進行對比，生成RRU功率調整列表，將RRU狀態切換列表和RRU功率調整列表發送給執行命令下發模塊；所述的執行命令模