基于中繼技術(shù)的B3G/4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)成本優(yōu)化模型

【摘要】 為了將中繼技術(shù)B3G/4G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本控制在一定范圍內(nèi)，并且通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本與中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量比之關(guān)系的分析，提出了成本效率模型的概念，并且根據(jù)成本效率模型與等容量曲線的結(jié)合，提出了成本優(yōu)化模型。

【關(guān)鍵詞】 中繼技術(shù) 成本效率模型 等容量曲線 成本優(yōu)化模型

支持更高的系統(tǒng)容量進(jìn)而為用戶(hù)提供更高的接入速率這是B3G/4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)之一；實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)不僅需要有OFDM以及MMO等高端技術(shù)的支持，還必須保證單位面積上有足夠多的基站。當(dāng)前，蜂窩移動(dòng)通信領(lǐng)域的組織的第三代合作伙伴計(jì)劃，已經(jīng)確定會(huì)在未來(lái)的時(shí)間里將引入中繼技術(shù)以達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的目的，但是其中有一個(gè)不得不思考的問(wèn)題，一旦中繼技術(shù)被納入后，基站的密度、節(jié)點(diǎn)與基站的配置數(shù)量如何取舍，這些都是直接決定系統(tǒng)覆蓋范圍和系統(tǒng)容量的指標(biāo)。因此，我們必須要給予足夠的重視。本文將對(duì)蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)成本及其相關(guān)工作進(jìn)行簡(jiǎn)要的解析并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本與基站、中繼節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行探討，最終得到成本效率模型和成本優(yōu)化模型。

一、成本效率模型

成本效率的含義是：在一個(gè)既定區(qū)域里，所部署容量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，會(huì)有很多種具體實(shí)施方案，方案的不同只讓就會(huì)有成本上的差異；由于最后起到的效果和目的都是一樣的，因此我們就將成本低的方案，表明成本效率高。

（1）覆蓋效率。假設(shè)在傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)基站的覆蓋范圍是Cov，那么當(dāng)其引入中繼節(jié)點(diǎn)之后，我們就將其變化過(guò)后的覆蓋范圍表示為Coveff，然后我們就能較為簡(jiǎn)單的看出在引入中繼節(jié)點(diǎn)之后覆蓋效率就是Coveff和Cov之間的比值。（2）成本效率。成本效率的含義是在基本一致的覆蓋范圍和系統(tǒng)容量下，無(wú)中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)成本與有中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)成本之間的比值。

二、成本優(yōu)化模型

假設(shè)系統(tǒng)容量和覆蓋面積在沒(méi)有發(fā)生任何改變的情況下，我們以無(wú)中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，基站的密度為0時(shí)的系統(tǒng)性能為準(zhǔn)，也就是隨著m的增大其密度會(huì)隨之變小，但是需要注意的是隨著m值的增加速度大于基站密度值降低的速度時(shí)會(huì)出現(xiàn)整體系統(tǒng)性能不變的情況。（參見(jiàn)圖1）

三、等容量曲線的獲得

根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)雖然能夠算出等容量曲線的大概走向，但是就目前的研究來(lái)看，還無(wú)法精確的確定其精確的模型；為了獲得等容量曲線并最終獲得成本優(yōu)化模型，可以根據(jù)以下步驟來(lái)進(jìn)行：

1.根據(jù)特定區(qū)域內(nèi)的用戶(hù)密度和實(shí)際面積來(lái)確定所需的容量密度和具體覆蓋面積。2.合理選擇初始基站，并且讓其均勻的分布在覆蓋范圍之內(nèi)，此時(shí)還不考慮中繼節(jié)點(diǎn)的配置。3.如果系統(tǒng)容量低于預(yù)期，那么就應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾踊镜拿芏?；如果系統(tǒng)容量高于預(yù)期，那么就應(yīng)該適當(dāng)?shù)慕档突镜拿芏取?.當(dāng)系統(tǒng)容量達(dá)到預(yù)期時(shí)，我們就能夠獲得基站的科學(xué)密度。5.有意識(shí)的降低基站的密度，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)由網(wǎng)絡(luò)提供的系統(tǒng)容量會(huì)相對(duì)低于預(yù)定目標(biāo)，這時(shí)就需要加入中繼節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的彌補(bǔ)。6.中集節(jié)點(diǎn)的增加數(shù)量取決于中繼節(jié)點(diǎn)本身的功率和具體部署情況，一般情況下我們都是以每一個(gè)居民區(qū)為單位，設(shè)置一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)。7.部署完畢之后，還要對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)的密度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整；8.與基站一樣，如果系統(tǒng)容量達(dá)不到預(yù)期或者高于預(yù)期都要對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)的密度進(jìn)行相應(yīng)的增加或者降低。9.當(dāng)基站和中繼節(jié)點(diǎn)的密度都達(dá)到了預(yù)期，我們就可以得出一個(gè)完整的基站和中繼節(jié)點(diǎn)所組成的混合系統(tǒng)。10.通過(guò)預(yù)定系統(tǒng)容量和覆蓋面積，我們就能夠繪制出一個(gè)平滑的中繼節(jié)點(diǎn)密度和基站密度之間的關(guān)系曲線，這樣也就能更好的確定覆蓋面積下的等容量曲線。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要的對(duì)B3G/4G蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中基站和中繼節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)要的分析，得出了成本效率模型；該模型的主要作用在于可對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案的成本進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合了等容量曲線推導(dǎo)出成本優(yōu)化模型，成本優(yōu)化模型從理論上來(lái)講是具備計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)成本最優(yōu)點(diǎn)的能力的。本文的出發(fā)點(diǎn)雖然放在了覆蓋面積相同和系統(tǒng)容量相同的蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本上，但卻用相對(duì)科學(xué)和客觀的方式得到的模型同樣適用于運(yùn)營(yíng)成本和建設(shè)成本綜合考慮的情況。

參 考 文 獻(xiàn)

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