一种基于复杂网络实现c-ran下rru自适应配置的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信技术领域，尤其是一种应用于C-RAN架构无线接入网系统的RRU自适应配置的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在无线接入网中，随着用户的移动，无线通信网的业务量存在潮汐现象，比如，白天用户由居民区逐渐向商业区、工业区移动，晚上又逐渐移回居民区，使得无线网络的业务量出现明显的潮汐现象。这种业务量的涨落导致在大部分时候基站承载的业务量远小于峰值(基站的容量)，从而造成大量的能源浪费。
[0003]针对上述问题，分布式网络节能管理机制主要根据网络业务量的分布状况，通过休眠负载较低的基站，利用周围基站进行功率补偿以保证网络覆盖，从而解决能源浪费问题。目前，分布式网络架构下的节能管理机制分为两类:分布式和集中式。分布式的节能管理机制中基站根据自身和周围基站的情况决定自身状态，并通知附近基站，这种方式需要基站之间进行大量的信息交互(负载状态、功率)，增加了网络额外的信令负担；而集中式的节能管理机制则由基站控制器对其下属的基站状态进行决策，虽然减少了信令的开销，但有很强的局限性，只能实现局部网络最优，并不能实现网络的全局最优。
[0004]在传统无线接入网系统中，各大运营商面临着降低成本、提高性能和节能减排的挑战，中国移动提出了面向绿色演进的新型无线接入网构架C-RAN。如图1所示，C-RAN具有一个虚拟的基带资源池管理结构，主要包括三部分:1)由远端无线射频单元(Remote Rad1Unit, RRU)和天线组成的分布式无线网络；2)由高带宽低延迟的光传输网连接远端无线射频单元；3)由高性能通用处理器和实时虚拟技术组成的集中式基带处理池。其中，基带处理池由通用高性能处理器构成，通过实时虚拟技术连接在一起，并具有异常强大的处理能力；远端射频部分受到基带资源池的控制。
[0005]在C-RAN架构无线网络中，基带资源池通过将各小区的数据进行集中管理，减少了小区间信息交互产生的信令开销，有利于实现网络的节能管理。同时，集中式管理特点为网络根据基带资源池中整个网络的业务量分布情况实现自适应地对RRU的工作状态进行全局性的最优配置奠定了基础，但是目前还没有一种自适应RRU配置的节能管理机制及方法。在无线接入网中，由于用户移动呈现出很强的时间规律性，使得网络的业务量呈现出随时间变化而迀移的现象，即存在某些基站在部分时候所承载的业务量远小于基站的最大容量，从而导致能源的浪费。目前，在分布式架构无线网络下通过休眠负载较低的基站并增大相邻基站的发射功率实现节能管理的方法不适用于C-RAN架构无线网络中。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，提出了一种提高了网络能源利用率、适用于C-RAN架构无线网络的基于复杂网络实现C-RAN下RRU自适应配置的系统和方法。本发明的技术方案如下:一种基于复杂网络实现C-RAN下RRU自适应配置的系统，其中，C-RAN架构包括有远端无线射频单元和天线组成的分布式无线网络、与远端无线射频单元相连接的光传输网及基带资源池；RRU自适应配置的系统包括:数据处理模块、网络优化模块和切换执行模块；其中
[0007]所述数据处理模块用于获取C-RAN架构下无线接入网基带资源池中RRU与Ue的数量以及周期T内所有的服务记录信息，构建复杂网络，生成复杂网络矩阵，并计算出当前周期内各RRU的隶属度，生RRU隶属度列表，并将隶属度列表发送给网络优化模块；
[0008]所述网络优化模块用于获取C-RAN架构下无线接入网基带资源池中RRU位置信息，建立RRU位置关系矩阵，并根据接收到的RRU的隶属度列表对网络中RRU进行社区划分，计算出每一个社区中RRU的最优配置和各RRU的功率，生成RRU状态最优方案和RRU功率分配方案；并将RRU状态最优方案和RRU功率分配方案发送到切换执行模块；
[0009]所述的切换执行模块用于根据接收到RRU最优配置方案和RRU功率分配方案，与基带资源池中RRU的状态进行对比，生成RRU状态切换列表和RRU功率调整列表，并通过基带资源池向RRU下发状态切换和功率调整命令。
[0010]进一步的，所述数据处理模块包含复杂网络建立模块和隶属度计算模块两个子模块；所述的复杂网络建立模块获取C-RAN架构下无线接入网基带资源池中RRU和Ue的数量以及周期T内所有的服务记录信息RRU标号RRU1, Ue标号Uej，服务时长hs，将RRU映射为A类节点，Ue映射为B类节点，RRU和Ue之间的信道映射为边，RRU对Ue的服务时长映射作为边的权重；将A类节点序号作为行数，B类节点序号作为列数，RRU1为第Ue ,服务的时长b与周期T的比值作为矩阵元素a ^，生成复杂网络矩阵La1^nixn，并将复杂网络矩阵发送给隶属度计算模块。其中b表示RRU iSUe,提供通信服务的时长，其中，m表示网络中RRU个数，η表示网络中用户个数，矩阵中每一个元素ai j表示RRU 1与Ue s间边的权重；所述的隶属度计算模块根据收到的复杂网络矩阵，将该复杂网络矩阵第i个RRU所在行的各个元素分别加和作为该RRU的隶属度MS1，生成RRU隶属度列表，并将隶属度列表发送给网络优化模块。
[0011]进一步的，所述网络优化模块包含RRU关系矩阵建立模块、RRU标记模块、社区划分模块、RRU状态优化模块和功率分配模块五个子模块；其中
[0012]所述的RRU关系矩阵建立模块用于获取C-RAN架构下无线接入网基带资源池中RRU位置信息，根据RRU是否相邻建立RRU位置关系矩阵Lb1^nixni,将位置RRU关系矩阵发送给社区划分模块、RRU状态优化模块和功率分配模块；
[0013]所述的RRU标记模块用于对各RRU进行标记，其实现方法为:RRU标记模块根据接收到RRU隶属度列表，将各隶属度MSi分别与开启门限Ts和关闭门限Tc对比，若MSi < Tc，则将该RRU标记为轻负载，若MSi > Ts,则将该RRU标记为过载，从而生成RRU标记列表，并将RRU标记列表发送给社区划分模块和RRU状态优化模块；
[0014]所述的社区划分模块根据接收到RRU位置关系矩阵和RRU标记列表，将有过载标记的RRU及其相邻的RRU划为同一社区，其他RRU各自为一个社区；将所有含过载标记RRU且包含相同RRU的社区进行合并，含有轻负载标记且相邻的RRU的社区进行合并，其余未标记的RRU为一个社区；将社区划分结果发送给RRU状态优化模块；
[0015]所述的RRU状态优化模块接收到RRU位置关系矩阵、RRU标记列表和社区划分结果，并获取基带资源池中各RRU的状态信息，并生成RRU状态列表，根据社区划分结果查找每个社区中RRU的标记情况，结合RRU关系矩阵和RRU状态列表，在含有过载标记的社区中找出满足每个有过载标记的RRU附近有处于关闭状态RRU被打开的组合，将符合条件的组合中开启的RRU个数最少的组合作为该社区RRU的最优配置方案；在含有轻负载标记的社区中找出满足每个RRU的附近至少有一个RRU开启的组合，将符合条件的组合中关闭的RRU个数最多的组合作为该社区RRU的最优配置方案，将各社区的最优配置方案合并，生成RRU状态最优方案，并发送给功率分配模块；
[0016]所述的功率分配模块用于接收到RRU位置关系矩阵和RRU状态最优方案，计算在保证网络覆盖的情况下各RRU的功率，生成RRU功率分配方案，并将RRU状态最优方案和RRU功率分配方案发送到切换执行模块。
[0017]进一步的，切换执行模块包含执行列表生成模块和执行命令下发模块两个子模块；其中
[0018]所述的执行列表生成模块用于根据接收到的RRU状态最优方案中的RRU状态和RRU功率分配方案，并获取基带资源池中RRU当前的状态信息，将RRU最优配置方案中RRU的工作状态与RRU当前工作状态进行比较，生成RRU状态切换列表；RRU功率分配方案中RRU的发射功率与RRU当前发射功率进行对比，生成RRU功率调整列表，将RRU状态切换列表和RRU功率调整列表发送给执行命令下发模块；所述的执行命令模