无线网络能效–服务质量的基本关系及应用  

Energy efficiency-QoS relation and its application in wireless networks

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作  者:佘昌洋 杨晨阳[1] 

机构地区:[1]北京航空航天大学电子信息工程学院,北京100191

出  处:《中国科学:信息科学》2017年第5期607-619,共13页Scientia Sinica(Informationis)

基  金:国家重点基础研究发展计划(973)(批准号:2012CB316003);国家自然科学基金(批准号:61120106002)资助项目

摘  要:提升通信系统能效必须以满足各类业务的服务质量为前提,因此研究能效与服务质量的关系是优化高能效无线网络的一个基本问题.本文对过去5年来我们在超蜂窝网络架构下对能效与服务质量需求的基本关系及其在弹性接入机制优化方面的应用进行了总结.由于延时界是服务质量的一个代表指标,首先介绍在能效与延时界需求关系方面的研究进展.研究发现,如果基站的总功耗(包括发射功率和电路功耗)随着平均数据率线性增加,那么能效–延时关系存在非折中区域.而后,概括如何针对不同类型的业务进行高能效资源分配,包括传统实时和非实时业务,以及超可靠低延时业务.对于实时业务,要达到最优的能效延时关系,系统需要根据队列长度调整资源配置.对于延时容忍性较强的非实时业务,利用预测信息进行资源规划和提前推送成为可能.结果表明,利用移动用户的轨迹以及用户对内容的偏好都能大大提升系统能效.对于服务质量需求极高的超可靠低时延业务,初步探讨了在保证其服务质量的前提下使系统能效最大所需要的系统资源.Since improving energy efficiency (EE) must not sacrifice quality-of-service (QoS), the EE-QoS rela- tion is a fundamental issue for EE optimization. This paper provides an overview of our research on the EE-QoS relation and its application to elastic access optimization in hyper-cellular networks over the past five years. Be- cause delay bound is a representative QoS requirement, we first discuss our findings on the EE-delay relation, and show that if average total power consumption is linear with average service rate, then there exists a non-tradeoff region in the EE-delay relationship. We then summarize how to design energy efficient resource allocation for different kinds of services, such as real-time and non-real-time services, and ultra-reliable and ultra-low latency service. For real-time service, in order to achieve the optimal EE-delay relation, resource allocation should depend on queue length. For delay tolerant service, it is possible to leverage predictive information for making a resource allocation plan and pushing data. The results show that the trajectories and preferences of users are very useful for improving EE in wireless systems. Finally, we summarize preliminary results for the resources required to maximize EE under the constraints of ultra-reliable and low-latency network.

关 键 词:能效 服务质量 资源分配 无线通信 

分 类 号:TN929.5[电子电信—通信与信息系统]

 

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