Software-Defined Hyper-Cellular Architecture for Green and Elastic Wireless Access
为了满足日益增长的移动互联网业务需求，同时保持适度的能量成本，蜂窝系统的无线接入网（RAN）需要走一条绿色的未来之路，关键在于为动态业务需求提供弹性服务。为了实现这一目标，是时候重新思考RAN架构并期待突破了。在这篇文章中，我们回顾了最先进的文献，旨在从控制流量解耦的空中接口，基于云的RAN，和软件定义的RAN的角度来改造RAN。然后，我们提出了一个软件定义的超蜂窝架构（SDHCA），确定了一个可行的方式，整合上述三个趋势，使绿色和弹性的无线接入。我们进一步介绍了实现SDHCA的关键技术，包括空中接口分离，绿色基站操作和基站功能虚拟化，然后是我们的SDHCA硬件测试平台。最后，总结了未来研究中值得探讨的几个问题。
2015-12-15 cs.NI
Maximizing Profit in Green Cellular Networks through Collaborative Games
在本文中，我们处理的问题最大化的网络运营商（NOs）的利润的情况下，必须确保用户的服务质量（QoS）的保证，基站（BS）可以在不同的运营商之间共享。我们发现，如果NO之间的合作，通过相互分享他们的用户和BS，那么他们中的每一个都可以提高其净利润。通过使用博弈论的框架，我们研究的问题，形成稳定的联盟之间的NO。此外，我们提出了一个数学优化模型来分配用户到一组BS，以降低成本，并在同一时间内，以满足用户的QoS为同一联盟内的NO。在此基础上，我们提出了一个算法，基于合作博弈论，使每个运营商决定与谁合作，以最大限度地提高其利润。该算法采用分布式方法，其中每个NO自主地做出自己的决定，并且最佳解决方案出现而不需要同步它们或求助于可信的第三方。通过考虑真实世界交通轨迹和一组现实场景的全面实验评估，证明了所提出算法的有效性。我们得到的结果表明，我们的算法允许人口的NO显着提高他们的利润由于能源减少和QoS要求的满足相结合。
2016-02-22 cs.GT cs.NI
Technical Report: Design, Implementation and Deployment of Intermittency-aware Cellular Edge Services for Rural areas
由于电力基础设施差且不可靠、回程连接差以及缺乏对电信提供商的经济激励，农村地区继续受到数据连接有限的困扰。这些因素继续阻碍提供可靠、高可用性和带宽密集型的移动服务和应用程序，使其在此类环境中良好运行。本文介绍了GreenLinks的设计，实施和部署，一个新的地面上的平台，使可靠性感知，可靠和可用的蜂窝服务和应用支持在农村环境下的极端操作环境下，有限的功率和现有的蜂窝覆盖。与传统的单片蜂窝网络架构不同，GreenLinks能够实现开放的可编程蜂窝基站的分布式（并且可能是不相交的）集合，以提供传统蜂窝服务和新形式的分布式边缘服务。GreenLinks提供了新的应用程序原语，以支持不同类型的可靠性感知分布式移动边缘服务，包括P2P交易，基于语音的社交媒体应用程序和分布式移动传感应用程序。使用参与式感知空白空间方法，GreenLinks基础站点
2016-04-18 cs.NI
Green Cellular Wireless Networks: Where to Begin?
传统的蜂窝无线网络的设计目的是为用户提供高吞吐量和为服务提供商提供高容量，而不提供任何能量效率。因此，这些网络具有巨大的碳足迹。在这篇文章中，我们描述了这种网络效率低下的原因。首先，我们量化这些网络产生的碳足迹。我们还讨论了移动流量预计会增加多少，因此碳足迹将大幅增加。然后，我们讨论了效率低下的具体来源和潜在的改进来源，在物理层以及更高层次的通信协议层次结构。特别是，考虑到大多数的无线蜂窝网络中的能源效率低下的基站，我们讨论了多层网络，并指出利用移动模式，以明智地使用基站能量的潜力。
2012-10-31 cs.NI
5G green cellular networks considering power allocation schemes
在随机蜂窝网络中，评估发射功率分配方案对能量消耗的影响是非常重要的。本文研究了平均功率分配方案和注水功率分配方案下5G绿色蜂窝网络的能源效率。基于所提出的干扰和可达速率模型，提出了一种MIMO随机蜂窝网络的能量效率模型。此外，能量效率的平均和注水功率分配方案分别提出。数值结果表明，对于MIMO随机蜂窝网络，在不同的移动台与基站强度比和信道条件下，能量效率总是存在最大极限。与平均功率分配方案相比，当发射机和接收机都能获得信道状态信息（CSI）时，注水方案可以提高MIMO随机蜂窝网络的能量效率。
2015-12-10 cs.IT cs.NI math.IT
A Flexible Architecture for Broadcast Broadband Convergence in Beyond 5G
针对3GPP 5G MBS架构在交付方式选择和非3GPP广播融合方面的局限，提出一种蜂窝宽带与非3GPP广播网络融合的新架构，将信令视为数据以提高可扩展性，仿真证明其能显著减少MBS会话建立的信令开销。
2024-01-02 cs.NI
Scrutinizing Real-life Configurations of Random Access Procedures in Cellular Networks
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
研究蜂窝网络中随机接入配置与部署场景的适配性，发现配置不匹配导致碰撞风险，通过NS-3仿真发现优化配置可降低碰撞43%-61%并减少连接延迟11%-42%。
2026-04-10 cs.NI
Base Station Switching Problem for Green Cellular Networks with Social Spider Algorithm
随着最近移动数据的爆炸式增长，移动通信行业的能源消耗和碳足迹正在迅速增加。必须开发更节能的系统，以减少对环境的潜在有害影响。一个可能的策略是在非高峰时段关闭一些未充分利用的基站。在本文中，我们提出了一个二进制的社会蜘蛛算法，为选择基站关闭的指导方针。在我们的实现中，我们使用惩罚函数来制定问题，并设法绕过原始优化问题中的大量约束。我们采用几个随机生成的蜂窝网络进行仿真，结果表明，我们的算法可以产生优越的性能。
2015-02-01 cs.NI
CellTV - on the Benefit of TV Distribution over Cellular Networks A Case Study
随着移动IP接入正在成为提供无线服务的主导技术，对用于这种类型的接入的更多频谱的需求正在迅速增加。由于IP接入可用于所有类型的服务，而不是过多的专用单一服务系统，因此有很大的潜力使频谱使用更有效。在本文中，取代目前的地面UHF电视广播系统与移动，蜂窝数据（IP-）网络的可行性和潜在的好处进行了分析。在蜂窝网络中，TV内容将被提供为服务之{一}，这里称为CellTV。在调查中，我们考虑典型的瑞典农村和城市环境。我们在2020年使用不同的电视观看模式和蜂窝技术模型。定量分析的结果表明，如果电视消费趋势朝着更专业的节目，更多的本地内容和更多的点播要求发展，CellTV分销可能是有益的。移动蜂窝系统具有灵活的单播能力，将成为提供这些服务的理想平台。然而，结果也表明，CellTV不是当前观看模式（即中等数量的频道，每个频道都有大量观众）的地面电视广播的频谱效率替代品。在这种情况下，值得怀疑的是，预期的频谱节省是否能激励必要的投资，升级蜂窝网站和开发先进的电视接收器所需的成功的蜂窝电视分配。
2013-12-17 cs.NI
Location Aided Energy Balancing Strategy in Green Cellular Networks
大多数蜂窝网络通信策略集中在数据业务场景，而不是能量平衡和有效利用。因此，热小区中的移动用户可能会遭受低吞吐量由于能量负载不平衡的问题。在现有技术的蜂窝网络技术中，中继站扩展小区覆盖并增强移动用户的信号强度。然而，繁忙的业务使得热点地区的中继站很快耗尽能量。在本文中，我们提出了一种能量平衡策略，在该策略中，移动节点能够动态地选择并切换到具有最高潜在能量容量的中继站，以恢复通信。该策略的关键是每个中继站只保留两个参数，其中包含其先前的能量消耗的趋势，然后预测其未来的能量，这被定义为中继站的潜在能量容量。然后每个移动节点可以选择具有最高势能容量的中继站。仿真结果表明，我们的方法显着增加的总吞吐量和平均寿命的中继站在蜂窝网络环境中。
2014-06-20 cs.NI
Performance Analysis of Cellular-V2X with Adaptive and Selective Power Control
基于LTE的蜂窝车联网（C-V2X）允许车辆直接相互通信，而无需基础设施，预计将成为互联和自动驾驶车辆的关键推动因素。基于V2X通信的安全应用程序建立在定期广播基本安全消息和车辆状态信息的基础上。车辆使用这些信息来识别碰撞威胁并采取适当的对策。随着车辆密度的增加，这些广播可能会阻塞通信信道，导致数据包丢失增加;从根本上影响及时识别威胁的能力。为了解决这个问题，重要的是结合拥塞控制机制。基于速率和功率控制的拥塞管理方案已被证明是DSRC的有效方法。在本文中，我们研究了类似的拥塞控制，以C-V2X的适用性，特别侧重于发射功率控制。在我们的评估中，我们包括周期性的基本安全信息和高优先级事件信息，这些信息是在发生紧急制动等事件时生成的。我们的研究表明，虽然功率控制并没有提高基本安全消息的分组传递性能，它是有益的高优先级事件消息传递。在本文中，我们调查这种行为的原因，使用模拟和分析。
2020-08-08 cs.NI
Optimizing Device-to-Device Communications in Cellular Networks
在本报告中，我们考虑如何动态地选择传输频带和多跳路由，用于与蜂窝网络覆盖共存的设备到设备（D2D）通信。首先，我们考虑不同的无线路由算法，即广播路由（BR）方法，和最短路径路由（SPR）方法。结果表明，根据共存蜂窝用户的中断约束，不同的路由策略具有不同的优点。BR在低D2D用户密度下是可接受的，但在高密度下是可怕的。我们还考虑了信道频带性能（上行链路频带和下行链路频带）。结果表明，多跳D2D使用上行链路频带可以实现低中断概率（约5%），并且在下行链路频带中的D2D在SPR下表现得稍差（约12%）。
2013-10-22 cs.NI
Green Virtualization for Multiple Collaborative Cellular Operators
本文提出并研究了一种绿色虚拟化框架，用于多个蜂窝运营商之间的基础设施共享，这些运营商的网络由传统能源和可再生能源的组合供电。在所提出的框架下，通过停用具有低业务负载的基站（BS）来优化通过统一所有运营商的无线电接入基础设施而形成的虚拟网络以实现最小能耗。最初与这些BS相关联的用户被卸载到相邻的活动BS。引入了基于漫游价格的合作公平性准则，以覆盖主机运营商产生的额外能源成本。该框架还确保任何合作运营商不会因其参与拟议的虚拟化而受到负面影响。一个多目标的线性规划问题，制定通过识别一组运营商间漫游价格，以实现网络的运营的能量和成本效率。当所有运营商之间的合作是不可行的情况下，由于盈利能力，容量，或功率的限制，提出了一种迭代算法来确定运营商的群体，可以可行的合作。结果表明，使用建议的虚拟化相比，独立的情况下，显着的节能。此外，利用当地产生的可再生能源的合作运营商比传统运营商获得更多回报。
2017-05-31 cs.NI
Quantifying Potential Energy Efficiency Gain in Green Cellular Wireless Networks
本文分析蜂窝无线网络的碳足迹与能耗低效来源，重点讨论基站、多层网络及移动性模式利用，并量化各类节能方法贡献，证明能耗可降低两个数量级以上。
2015-01-25 cs.NI
Novel Backoff Mechanism for Mitigation of Congestion in DSRC Broadcast
由于美国联邦通信委员会（FCC）最近重新分配了5.9 GHz频段，专用短程通信（DSRC）和蜂窝车联网（C-V2X）这两种V2X代表技术将不可避免地解决共存问题。特别地，DSRC的分布式性质使得由于异步结构而控制非同步是不重要的，这使得传播控制信号是低效的。为此，我们提出了一种“减轻”分布式V2X网络的方法。从技术上讲，它是根据车辆暂时面临的事故风险水平来分配退避计数器。我们提供了一个基于时空分析的分析框架。数值结果表明，改进的成功交付的基本安全信息（BSMs）。
2020-09-11 cs.NI
Joint User Association and BS Switching Scheme for Green Heterogeneous Cellular Network
异构蜂窝网络（HCN）中的并网小小区基站（SBS）的密集部署导致大功率消耗，这可以通过利用从分布式资源收集的能量来降低。最近，已经提出了一种用于具有能量收集-SBS（EH-SBS）的HCN的新布局，以减少小区间干扰和功率消耗;并且增加系统能量效率。在本文中，能量有效的联合用户关联和BS开关方案提出了一个HCN具有不同的能源（S），其目的是有效地利用收获的能量，以减少上网功耗。该计划分两个阶段运作。首先，它决定哪个BS应该处于关闭、睡眠或活动模式，并基于能量到达和消耗迭代地更新其发射功率，以最小化干扰和上网功耗。其次，为了进一步减少上网功耗，用户发现并将其自身与最近的可用EH-SBS相关联。该方案的系统能耗进行了数值评估，使用Monte Carlo模拟。仿真结果表明，所提出的计划相比，在文献中的其他计划在电网功耗和能源效率方面表现出显着更好的结果。
2018-09-15 cs.NI
Modeling energy consumption in cellular networks
在本文中，我们提出了一个新的分析蜂窝网络中的能量消耗。我们专注于一个孤立的小区的基站所消耗的能量的分布。我们首先定义了能量消耗模型，其中消耗的能量分为两部分：添加部分和广播部分。广播部分是能量的一部分，它不考虑移动站的数目，但取决于最远的终端，例如，维持信标信号所需的能量努力。附加部分是由于通信功率，其取决于所有用户的位置、移动性和活动。我们评估封闭形式的表达式的平均值和方差的消耗的能量。我们的分析评估是基于假设，手机分布根据泊松点过程。我们表明，这两个部分的能量是相同的数量级，并通过功率控制，可以获得大量的增益。然后，我们考虑移动性对能源消耗的影响。我们将我们的模型应用于两个案例研究：第一个是从能量的角度优化小区半径，第二个是在无法获得永久电源的站点中确定基站电池的尺寸。
2013-03-14 cs.NI math.PR
A Green Perspective on Wi-Fi Offloading
由于ICT行业的能源消耗和碳排放增加，全球运营商都从财务和企业责任的角度关注降低其网络的能源消耗。蜂窝接入网络的绿色或节能操作的主题最近在研究界引起了很多关注。在这方面，动态地使无线电网络设备断电已经成为一种有前景的解决方案。在文献中，围绕这类技术的研究主要集中在量化节能潜力上。然而，几乎没有努力实现这些节能概念。另一方面，Wi-Fi网络正在经历向无处不在的范式转变。本文的主要目的是提供新的机制，用于通过机会性地将用户卸载到Wi-Fi网络来实际实现提高蜂窝接入网络中的功率效率的概念。这些机制是基于认知网络管理的原则。性能评估显示了所提出的机制作为在蜂窝接入网络中实现能量效率的可行解决方案的潜力。
2015-07-27 cs.NI
Optimal Threshold Scheduler for Cellular Networks
传统的单播和多播无线接入系统只能实现多用户分集或广播增益，而不能同时实现这两种功能。为了实现最佳的系统吞吐量，我们需要一个调度器，同时利用多用户分集增益和多播增益。首先，我们提出了一个新的medianthreshold调度器，选择所有用户的瞬时信噪比高于中位数值的传输。提出的调度器的系统速率方程也来自。然后，我们优化的中值阈值，使其在整个SNR范围内表现良好，借助仿真结果，我们比较了性能的调度器，如单播，多播和其他多播调度器（OMS），这是最好的调度器在吞吐量方面，并表明，所提出的优化阈值方案优于所有他们。
2013-03-01 cs.NI
Deep Deterministic Policy Gradient to Minimize the Age of Information in Cellular V2X Communications
本文研究了蜂窝车对万物通信中的信息年龄最小化问题。为了提供最小的AoI和高可靠性的车辆的安全信息，NOMA被利用。我们重新制定了一个资源分配问题，涉及半双工收发器的选择，广播覆盖优化，功率分配和资源块调度。首先，为了得到最优解，我们将问题转化为一个混合整数非线性规划问题，并研究了其NP-困难性。NP难的结果促使我们设计简单的解决方案。因此，我们将问题建模为单智能体马尔可夫决策过程，以使用指纹深度强化学习技术（如深度Q网络（DQN）方法）有效地解决问题。然而，由于包含离散和连续优化决策的大型混合动作空间所隐含的维数灾难，应用DQN并不简单。因此，为了有效地解决这个混合离散/连续问题，简单而优雅，我们提出了一种分解技术，包括首先使用基于最先进的稳定室友匹配的匹配算法解决离散子问题，然后使用基于深度确定性策略梯度DDPG的DRL算法解决连续子问题。我们验证我们提出的方法，通过蒙特卡罗模拟，我们表明，分解匹配和DRL算法成功地最大限度地减少了AoI，并实现了近66%的性能增益相比，各种车辆的速度，传输功率，或数据包大小的最佳基准。此外，我们证明了广播覆盖的最佳值的存在，在该最佳值的学习算法提供了最佳的AoI。
2022-10-18 cs.NI
Green Networking in Cellular HetNets: A Unified Radio Resource Management Framework with Base Station ON/OFF Switching
针对蜂窝异构网络（HetNets）中的能量有效性问题，研究了无线资源和功率管理与基站（BS）ON/OFF切换相结合的方法。目标是在满足每个连接用户的服务质量（QoS）要求的同时最小化网络的总功耗。我们考虑共存的宏小区BS、小小区BS和专用毫微微小区接入点（FAP）的情况。根据FAP的状态，研究了三种不同的网络场景，即，没有FAP的HetNet、具有封闭FAP的HetNet和具有半封闭FAP的HetNet。提出了一种统一的框架，以同时以能量有效的方式向用户分配频谱资源并关闭冗余的小小区BS。采用高复杂度的对偶分解技术来获得问题的最优解。提出了一种低复杂度的迭代算法，并将其性能与最优技术进行了比较。半封闭式FAP的特别有趣的情况是，FAP接受服务外部用户，由于增加的自由度而实现了最高的能量效率。在本文中，FAP和移动运营商之间的合作方案也进行了研究。FAP的激励措施，例如，讨论了可再生能源共享和漫游价格，使合作成为运营商间协议的有用指南。
2016-12-05 cs.NI
Provisioning Green Energy for Base Stations in Heterogeneous Networks
蜂窝网络是通信网络的主要能耗大户之一，由于数据流量的激增，其对全球能耗的贡献迅速增加。随着绿色能源技术的发展，基站（BS）可以由绿色能源供电，以减少上网能耗，从而减少碳足迹。然而，为BS配备绿色能源系统会产生额外的资本支出（CAPEX），这取决于绿色能源发电机的大小、电池容量和其他安装费用。在本文中，我们介绍和研究的绿色能源供应（GEP）的问题，其目的是最大限度地减少在BS中部署绿色能源系统的资本支出，同时满足蜂窝网络的QoS要求。GEP问题是具有挑战性的，因为它涉及多个时隙和跨多个BS的优化。我们将GEP问题分解为加权能量最小化问题和绿色能源系统规模问题，并提出了一种绿色能源供应解决方案，包括供应成本感知流量负载均衡算法和二进制能源系统规模算法来解决子问题，从而解决GEP问题。我们通过大量的模拟验证了所提出的绿色能源供应解决方案的性能和可行性，这也符合我们的分析结果。
2014-09-30 cs.NI
A Hybrid Energy Sharing Framework for Green Cellular Networks
移动运营商越来越多地转向可再生能源（RE）作为使用传统电力的替代方案，以减少运营支出和碳足迹。由于每个基站（BS）处的RE生成和移动业务的随机性，能量的过剩或不足可能在任何给定时间发生。为了增加能量的自依赖性并最小化网络的能量成本，运营商需要有效地利用跨所有BS生成的RE。在本文中，提出了一种混合的蜂窝网络的能量共享框架，其中使用的物理电力线和能量交易与其他BS使用智能电网的组合。基于平均和完全统计的净RE可用的BS之间的物理电力线部署的算法，开发。之后，制定了一个能源管理框架，以最佳地确定要采购的电力和可再生能源的数量和交换BS之间，分别，同时考虑电池容量和实时能源定价。三种情况下，RE生成是未知的，完全已知的，部分提前知道。结果调查时变能源管理的BS和表现出相当大的减少平均能源成本由于混合能源共享计划。
2016-12-05 cs.CG cs.IT cs.NI
Energy Group-Buying with Loading Sharing for Green Cellular Networks
在新兴的混合电力市场中，蜂窝网络的移动网络运营商（MNO）可以以低价格做出日前能量购买承诺，并以高价格进行实时灵活的能量购买。为了最大限度地减少电费，移动网络运营商必须根据其随时间变化的无线流量负载，共同优化日前和实时的能源购买。在本文中，我们考虑两个不同的移动网络运营商共存于同一地区，并利用他们的合作，在能源购买和无线负载共享的能源成本节约。具体来说，我们提出了一种新的方法，称为能量组购买与负载共享，其中两个移动网络运营商聚合为一个单一的组，使一天前和实时的能量购买，和他们的基站（BS）共享的无线流量，最大限度地把轻负载的BS进入睡眠方式。当两个移动网络运营商属于同一个实体，并以最小化其总能量成本为目标时，我们使用两阶段随机规划来获得最优的日前和实时能量团购联合无线负载共享。当两个移动网络运营商属于不同的实体，并在最大限度地减少他们的个人能源成本的自我利益，我们提出了一种新的重复纳什讨价还价计划，他们的谈判和分享能源集团购买和负载共享下的能源成本。我们提出的重复纳什讨价还价计划，以实现帕累托最优和公平的能源成本降低两个移动网络运营商。
2015-12-17 cs.GT cs.IT cs.NI
On the economic viability of solar energy when upgrading cellular networks
数据流量的大规模增长、无线应用的广泛普及以及5G和物联网的全面部署，意味着蜂窝网络能源使用的急剧增加，导致了显著的碳足迹。本文提出了一个综合模型，以显示网络和能源之间的相互作用的问题，并研究绿色网络的经济和技术可行性。在升级网络规划过程中考虑了太阳能设备、电池变焦、能源管理和动态用户分配。我们提出了一个混合整数优化模型，以最大限度地减少长期资本成本和运营能源支出的异构上网蜂窝网络与不同类型的基站，包括太阳能。基于考虑太阳能电池板，电池和逆变器的实际成本的八种情况，我们首先发现太阳能基站目前对蜂窝运营商来说并不经济。接下来，我们研究了大幅累进碳税对减少温室气体排放（GHG）的影响。我们发现，在当前的能源和设备价格下，碳税是当前价值的10倍，是使绿色基站在经济上可行的唯一因素。
2022-10-17 cs.CE cs.NI math.OC
Making Cellular Networks Crisis-Proof: Towards Island-Ready, Resilient-By-Design 6G Communication Network
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本文提出面向岛屿-ready、设计即坚韧的6G通信网络，旨在通过本地连接和去中心化核心网络提升危机下的通信韧性。
2025-12-04 cs.NI
Green Tethered UAVs for EMF-Aware Cellular Networks
在非科学界流传的一种流行理论是，在领土上密集部署基站会显著增加电磁场（EMF）暴露水平，并影响人口健康。为了减轻这种担忧，在这项工作中，我们提出了一种网络架构，引入系留无人机（TUAV）携带绿色天线，以尽量减少EMF暴露，同时保证用户的高数据速率。特别是，每架TUAV都可以将自己连接到位于某些建筑物顶部的可能的地面站之一。对无人机的位置、用户设备的发射功率和关联策略进行了优化，以最小化电磁辐射暴露。不幸的是，该问题原来是混合整数非线性规划（MINLP），这是非确定性多项式时间（NP）困难。我们提出了一个有效的低复杂度的算法由三个子模块。首先，我们提出了一种基于贪婪原理的算法来确定用户和基站之间的最佳关联矩阵。然后，我们提供了两种方法，一个修改后的K-均值和收缩和重新调整（SR）的过程中，将每个TUAV与地面站。最后，提出了基于黄金搜索和SR过程的两种算法来调整TUAV在建筑物上空悬停区域内的位置。在此之后，我们考虑的双重问题，最大化的总和率，同时保持暴露低于预定义的值，如监管所强制执行的水平。接下来，我们进行了广泛的模拟，以显示所提出的TUAVs的有效性，以减少暴露相比，各种架构。最终，我们表明，与固定的绿色小蜂窝相比，具有绿色天线的无人机可以有效地减轻超过20%的EMF暴露，同时实现更高的数据速率。
2021-06-03 cs.NI eess.SP
Multi-tier Drone Architecture for 5G/B5G Cellular Networks: Challenges, Trends, and Prospects
无人机（或无人机[UAV]）预计将成为第五代（5G）/超5G（B5 G）蜂窝架构的重要组成部分，可以潜在地促进无线广播或点对多点传输。各种无人机的独特特征，如最大操作高度，通信，覆盖范围，计算和耐力，促使未来无人机网络使用多层架构。在此背景下，本文重点研究多层无人机网络架构相对于传统单层无人机网络的可行性，并确定无人机网络可能补充传统基于RF的地面网络的场景。我们首先确定与多层无人机网络以及无人机辅助蜂窝网络相关的挑战。然后，我们回顾了无人机网络和无人机辅助蜂窝网络中现有的最先进的创新。然后，我们研究了多层无人机网络在下行链路传输的频谱效率方面的性能，同时以数值方式说明了不同层中无人机的最佳强度和高度。我们的结果证明了特定的网络负载条件（即，用户强度和基站强度的比率），其中无人机的部署对于常规陆地蜂窝网络可能是有益的（就下行链路传输的频谱效率而言）。
2017-11-20 cs.NI
Emergency Route Selection for D2D Cellular Communications During an Urban Terrorist Attack
设备到设备（D2D）通信是一种允许移动用户在无需访问蜂窝网络的情况下相互中继信息的技术。在本文中，我们考虑如何动态地选择多跳路由D2D通信频谱共存与满载蜂窝网络。建模场景是真实的城市环境，当蜂窝网络在诸如恐怖袭击的意外事件期间拥塞时。我们使用D2D中继数据跨越城市地形，在传统的蜂窝（CC）通信的存在。我们考虑不同的无线路由算法，即：最短路径路由（SPR），干扰感知路由（IAR），和广播路由（BR）。通常，由于D2D和CC中断性能之间的相互干扰关系，在D2D和CC中断性能之间存在基本的折衷。针对不同的CC中断约束和D2D端到端距离，本文推荐了不同的D2D路由策略。本文还考虑了不同的用户密度和城市建筑材料属性对整体D2D中继可行性的影响。在一公里的距离上，发现对于中等参与用户密度（每平方公里400个）和低墙壁穿透损耗（<10dB），D2D通信的成功概率可以达到91%。
2014-03-27 cs.NI
CSAI: Open-Source Cellular Radio Access Network Security Analysis Instrument
本文介绍了我们的方法和工具箱，可以分析实验室和商用4G和未来5G蜂窝网络的无线接入网络安全性。我们利用一个免费的开源软件套件，该软件套件实现了LTE UE和eNB，从而使用软件无线电外设实现实时信令。我们修改了UE软件处理栈，以充当LTE分组收集和检查工具。这是可能的，因为3GPP规范的开放性。因此，我们能够接收和解码LTE下行链路消息，以分析该标准的潜在安全问题。本文展示了如何快速原型化LTE工具，并构建用于研究和教育的软件定义无线电接入网络（RAN）分析仪器。使用蜂窝RAN安全分析仪器CSAI，研究人员可以分析蜂窝网络的广播和寻呼消息。CSAI还能够测试网络，以帮助识别漏洞并验证修复后的功能。此外，我们发现，它可以崩溃的eNB，这促使商业网络设备的等效分析和其鲁棒性拒绝服务攻击。
2019-05-18 cs.CR cs.NI eess.SP
Measurement-Adaptive Cellular Random Access Protocols
这项工作考虑了蜂窝无线网络中的单小区随机接入信道（RACH）。当用户在切换期间尝试连接到基站时或当建立新连接时，通过RACH进行通信。在自组织网络（SON）的框架内，系统应该自适应于动态变化的环境（信道衰落、移动性等）。没有人为干预。对于RACH过程的性能改进，我们的目标在这里最大限度地提高吞吐量或最小化的用户丢弃率。在SON的上下文中，我们提出的协议，利用测量和用户报告的信息，以估计系统未知数的当前值和广播全球行动相关的值给所有用户。该协议建议通过最小化某个函数的漂移来找到一对最佳的用户动作（传输功率和退避概率）。数值结果表明，相当大的好处的下降率，在一个非常低的成本，甚至为零的功耗和延迟，以及快速适应环境变化的协议。虽然所提出的协议的目的是最大限度地减少每个小区的丢弃用户的数量，我们的框架允许其他变化（功率或延迟最小化）以及。
2014-01-27 cs.NI
Stochastic Geometry Modeling of Cellular V2X Communication Over Shared Channels
为了克服DSRC具有短距离、高密度网络的不支持性、不可靠的广播服务、信号拥塞和连接中断的限制，最近已经引入了在第三代合作伙伴计划（3GPP）版本14中标准化的蜂窝车辆到万物（C-V2X）通信网络以覆盖更广泛的车辆通信场景，包括车辆到车辆（V2 V），车辆到行人（V2 P）和车辆到基础设施/网络（V2 I/N）。在C-V2X中，车辆可以直接通过基于PC 5的专用侧链路进行通信，称为直接模式或V2 V通信。然而，高车辆密度可能需要将蜂窝频谱重新用于V2 V。此外，通过V2 I/N链路的基础设施模式通信可以通过增强通信范围和可靠性来增强V2 V通信，以增强安全性以及在交通拥堵情况下的一致性能。受C-V2X中严格的连接可靠性、频谱效率和覆盖要求的启发，本文提出了第一个针对共享V2 V和蜂窝上行链路信道上C-V2X网络性能的全面且易于处理的分析框架，其中传输车辆可以根据其距离、传播环境和偏置因子通过基础设施或直接模式提供信息。通过实际建模的车辆在道路上使用的双随机Cox过程和基站，我们得到了新的关联概率，新的成功概率的基础设施和直接模式，和整体成功概率的C-V2X通信共享信道，这是验证了仿真结果。我们的研究结果揭示了我们提出的模型（在共享信道上选择直接和基础设施模式的可能性）与V2 V网络相比在成功概率方面的好处。
2019-09-18 cs.NI
Packet Completion Time Minimization via Joint D2D and Cellular Communication: A Unified Network Coding Approach
本文解决了通过即时可解码网络编码（IDNC）的帮助下，间歇连接的D2 D链路的一个共同的内容发送到多个蜂窝用户的问题。特别感兴趣的是广播实时应用，例如视频点播，其中由于蜂窝链路上的分组擦除，蜂窝用户可能部分地接收到公共内容。具体来说，我们调查的问题，数据包完成时间，定义为传输时隙的数量，必须提供一个共同的内容给所有用户。借鉴图论，我们开发了一个最佳的数据包完成时间策略，通过构建一个两层的IDNC冲突图。较高层图允许我们确定可以通过蜂窝链路发送的所有可行的分组组合，而较低层图使我们能够找到所有可行的网络编码分组并识别可以生成并经由间歇连接的D2 D链路发送这些分组的用户集合。通过结合高层和低层的IDNC冲突图，我们证明，找到最佳的IDNC数据包，以最小化数据包完成时间的问题是等价于找到最大的独立集的两层IDNC冲突图，这是已知的NP-难问题。我们设计了一个方案，调用Bron-Kerbosch算法来找到最优策略。为了避免达到全局最优所需的高计算复杂性，我们建立了一个多项式时间可解的低复杂性启发式算法来找到一个有效的次优解。我们所提出的计划的有效性进行了验证，通过大量的数值结果表明，与现有的方法相比，性能大幅改善。
2020-06-20 cs.NI
Green Learning for STAR-RIS mmWave Systems with Implicit CSI
Institute of Communication Engineering (ICE), National Sun Yat-sen University (NSYSU)（通信工程研究所，国立中山大学）；Research Center for Information Technology Innovation (CITI), Academia Sinica (AS)（信息科技创新研究中心，台湾“中央研究院”）；Bradley Department of Electrical and Computer Engineering (ECE), Virginia Tech (VT)（电气与计算机工程系，弗吉尼亚理工大学）；Ming Hsieh Department of Electrical Engineering, University of Southern California (USC)（电气工程系，南加州大学）
针对STAR-RIS辅助毫米波MIMO广播系统，提出基于Saab、RFT和XGBoost的绿色学习预编码框架，无需显式CSI即可联合预测RIS系数与预编码器，性能具竞争力且FLOPs降低逾四个数量级。
2025-09-08 cs.AI cs.IT cs.LG
Interference alignment for downlink cellular networks: Joint scheduling and precoding
干扰对齐（IA）是一种技术，在很大程度上，利用通过MIMO和OFDM技术在系统中可用的不断增加的信号维度，以便全局地减少网络中用户所遭受的干扰。在本文中，我们解决的问题，下行链路蜂窝网络，所谓的干扰广播信道，在小区边缘的移动用户可能会遭受高干扰，因此，性能差。从Suh等人提出的下行链路IA方案开始，提出了一种新的方法，其中每个用户反馈具有高信号干扰比增益的多个选择的接收信号方向。基于穷举搜索的调度器选择要同时服务的用户的子集，在和速率性能和公平性之间进行平衡，但是在许多用户同时发送请求的密集网络场景中变得难以驾驭。因此，我们开发了一个次优调度，大大降低了复杂性，同时保持接近最佳的数据率增益。更有趣的是，我们的模拟表明，IA计划变得有价值的相关信道，而匹配滤波为基础的计划在不相关的情况下表现最好。
2016-11-24 cs.IT cs.NI math.IT
Generalized Area Spectral Efficiency: An Effective Performance Metric for Green Wireless Communications
面积频谱效率（ASE）被引入作为量化蜂窝系统频谱利用效率的度量。与其他性能指标不同，ASE考虑了蜂窝系统的空间特性。在本文中，我们推广ASE的概念来研究任意的无线传输。具体来说，我们引入了受影响区域的概念来表征任意无线传输的空间属性。在定义受影响区域的基础上，定义了广义区域频谱效率（GASE）这一性能指标，用以量化空间频谱利用效率和无线传输的绿色性。在给出点对点传输的GASE性能评估后，分析了GASE在双跳中继传输、三节点协作中继传输和认知无线电传输等不同传输场景下的性能。我们推导出封闭形式的表达式，在瑞利衰落环境下的每个传输场景的GASE度量。通过数学分析和数值例子，我们表明，GASE度量提供了一个新的角度设计和优化的无线传输，特别是在发射功率的选择。我们还表明，引入中继节点可以大大提高无线系统的空间利用效率。我们说明，GASE度量可以帮助优化部署的认知无线电系统。
2014-02-13 cs.IT cs.NI math.IT
Energy Allocation Policy for Cellular Networks Powered by Renewable Energy
爆炸性的无线数据服务需求伴随着二氧化碳排放和传统能源的消耗，给工业界和学术界带来了压力。利用不均匀和间歇性产生的可再生能源供电的无线网络已经得到了广泛的研究，并导致了一种新的研究范式，称为绿色通信。本文综合考虑可再生能源的总发电量、QoS需求和信道质量，提出了一种基于效用的可再生能源分配策略。这里的效用是指用户对一定数量可再生能源的满意程度。将能量分配问题转化为一个约束优化问题，并给出了一个低复杂度的启发式算法。数值结果表明，可再生能源的分配政策是适用于任何情况。当可再生能源非常稀缺时，只有信道质量好的用户才能实现能量分配。
2016-12-11 cs.NI
Cognitive Green Radio for Energy-Aware Communications
在5G网络中，连接设备的数量、每区域的数据率和数据量以及各种QoS要求将达到前所未有的规模。这些目标的实现将依赖于新技术以及网络架构和节点设计的颠覆性变化。能源效率被认为在补充5G技术和优化其部署、动态配置和管理方面发挥着关键作用[1]。在绿色通信和网络的框架内，特别是对于下一代绿色蜂窝无线电接入网络，GREAT（绿色认知无线电能源感知无线通信技术的发展）倡议，一个CominLabs卓越中心（卓越教育）和布列塔尼欧洲大学（UEB）项目，主要从不同的角度和角度解决能源效率的基本问题，在网络层和物理层利用认知技术。
2016-03-10 cs.IT cs.NI math.IT
Radio Resource Allocation for Scalable Video Services over Wireless Cellular Networks
高质量的视频服务总是需要更高的带宽。因此，为了提供视频服务，多播/广播服务（MBS）和单播服务以及无线蜂窝网络上的现有语音、因特网和其他后台业务服务，需要有效地管理无线资源，以便降低总的强制呼叫终止概率，最大化总的服务质量，并最大化收益。MBS会话的固定带宽分配降低MBS视频的质量和带宽利用率，或者增加总的强制呼叫终止概率，当然也增加切换呼叫丢弃概率。可分级视频编码（SVC）技术允许可变比特率分配用于视频服务。在本文中，我们提出了一种带宽分配方案，该方案在MBS会话和非MBS业务呼叫（例如，语音、单播、因特网和其它后台业务）。所提出的方案减少了带宽分配的MBS会话在拥塞的交通条件下，只容纳更多的呼叫系统中。而不是分配固定带宽的BMS会话和非MBS流量，我们的计划为他们分配可变带宽。然而，通过为它们分配最小带宽来保证视频的最低质量。使用数学和数值分析，我们表明，该方案最大限度地提高了带宽利用率，并显着降低了整体强制呼叫终止概率以及切换呼叫丢弃概率。
2014-12-11 cs.MM cs.NI
Dynamic Sleep Control in Green Relay-Assisted Networks for Energy Saving and QoS Improving
研究了在绿色中继辅助蜂窝网络中，基站（BS）由电网供电，中继站（RS）由可再生能源供电的中继站（RS）睡眠控制机制，旨在降低能耗的同时提高用户的服务质量（QoS）.通过采用绿色RS，大大降低了BS的电网功耗。但由于可再生能源的不确定性和随机性，可再生能源的电力供应并不总是充足的。因此，需要适当地调度所收集的能量以迎合动态交通，从而最小化长期的能量节省。一个优化问题，制定找到最佳的睡眠比RS匹配的能量收集和流量到达的时间变化。为了充分利用可再生能源，在用户关联过程中采用绿色RS优先原则。采用动态规划（DP）方法，将原优化问题分解为各个阶段的子问题，得到最优的RS休眠策略。进一步提出了一种简化DP算法和一种贪心算法，大大降低了计算复杂度。仿真结果表明，简化DP算法在节能和QoS性能方面优于贪心算法。
2015-07-14 cs.NI
HyCell: Enabling GREEN Base Station Operations in Software-Defined Radio Access Networks
无线电接入网络（RAN）需要以有限的频谱和能量来支持大规模和多样化的数据业务。为了应对这一挑战，已经提出了软件定义的无线电接入网络（SDRAN）架构来更新RAN。然而，目前的研究缺乏对网络协议的设计和评估。在本文中，我们解决这个问题，提出了超蜂窝网络（HyCell），SDRAN框架，使基站（BS）的操作全球资源优化和节能（绿色）的协议设计和评估。具体来说，我们首先提出了一个分离方案，以实现在HyCell解耦的空中接口。在此基础上，设计了基站调度协议和基站休眠协议，分别确定和分配最优基站服务移动用户和提高网络能量效率。最后，我们在我们的HyCell测试平台评估所提出的设计。仿真结果验证了该分离方案的可行性，验证了基站调度的有效性，并显示了基站休眠控制在节能方面的巨大潜力。
2015-03-21 cs.NI
Energy-Aware Traffic Offloading for Green Heterogeneous Networks
随着除了传统宏基站（MBS）之外还密集地部署小小区基站（SBS），异构蜂窝网络（HCN）架构可以有效地提高网络容量。为了支持氢氯化萘的巨大电力需求，可以利用可再生能源收集技术。在本文中，我们的目标是有效地利用所收集的能量，在满足服务质量（QoS）的要求，同时上网节能。为此，提出了能量感知的业务卸载方案，从而根据能量到达和业务负载的统计信息来联合优化用户关联、SBS的ON-OFF状态和功率控制。具体地说，对于单SBS情况，以封闭形式推导了激活SBS所获得的功率节省增益，并在此基础上得到了SBS激活条件和最优业务卸载量。此外，一个两阶段的能量感知业务卸载（TEATO）计划提出了多SBS的情况下，考虑不同的工作特性的SBS与不同的电源。仿真结果表明，所提出的方案可以实现超过50%的节能增益典型的日常交通和太阳能配置文件，与传统的交通卸载方案相比。
2016-01-14 cs.NI
Sleep Period Optimization Model For Layered Video Service Delivery Over eMBMS Networks
高级长期演进（LTE-A）和演进的多媒体广播多播系统（eMBMS）是用于高带宽需求应用的递送的最有前途的技术。在本文中，我们提出了一个绿色的资源分配策略，分层视频流的交付给用户不同的传播条件。该模型的目标是最小化用户的能量消耗。该目标通过经由有效的功率传输分配模型最小化每个用户接收广播数据所需的时间来实现。在我们的系统模型中的一个关键点是，分层视频通信的可靠性是通过随机线性网络编码（RLNC）的方法来确保。分析结果表明，所提出的资源分配模型在保证期望的服务质量约束的同时，显著降低了用户的能量占用。
2015-01-14 cs.IT cs.MM cs.NI
Energy Efficient Scheduling for mmWave Backhauling of Small Cells in Heterogeneous Cellular Networks
具有密集部署在常规同构宏小区下面的小小区的异构蜂窝网络正成为第五代（5G）移动网络的有希望的候选者。当大量基站部署时，经济、灵活、绿色的回程解决方案成为最紧迫和关键的挑战之一。由于有大量频谱可用，毫米波（mmWave）频带中的无线回程能够提供几Gbps的传输速率。为了克服较高频率下的高传播损耗，毫米波回程利用波束成形来实现定向传输，并且可以实现低链路间干扰下的并发传输（空间重用）以显著提高网络容量。为了实现小型小区的mmWave回程的能量高效解决方案，我们首先将经由并发传输调度和功率控制来最小化能量消耗的问题公式化为混合整数非线性规划问题。在此基础上，提出了一种节能实用的mmWave回传方案，提出了基于最大独立集的调度算法和功率控制算法，充分利用空间复用，实现低能耗和高能效。从理论上分析了该方案降低能量消耗的条件，以及降低能量消耗的干扰门限的选择。通过大量的仿真，在不同的业务模式和系统参数下，我们证明了我们的计划在能源消耗和能源效率方面的优越性能，并分析了在不同的业务负载，BS分布和最大发射功率的干扰阈值的选择。
2015-09-27 cs.NI
Caching at the Edge: a Green Perspective for 5G Networks
凭借上下文感知和主动功能，在网络边缘本地缓存用户内容能够应对5G无线网络中不断增长的数据流量需求。在这项工作中，我们专注于缓存启用无线蜂窝网络的能源消耗方面，特别是在区域功耗（APC）和能源效率（EE）。我们假设，基站（BS）和移动用户分布根据均匀泊松点过程（PPP），我们引入了一个详细的功率模型，考虑到缓存。我们研究的条件下，区域功耗最小化的BS发射功率，同时确保一定的服务质量（QoS）的覆盖概率。此外，我们提供了最佳的BS发射功率，最大限度地提高每单位总功率消耗的面积频谱效率。本文的主要内容是缓存似乎是一种节能的解决方案。
2015-03-18 cs.IT cs.NI math.IT
Network slicing for vehicular communications: a multi-agent deep reinforcement learning approach
研究了基于非正交多址接入和网络切片的车载网络多智能体资源分配问题。为了确保不同车辆的异构服务需求，我们提出了一个网络切片架构。我们专注于一个非蜂窝网络的情况下，车辆通信的广播方法，通过直接的设备到设备接口。在这样的车辆网络中，车辆之间的资源分配非常困难，这主要是由于（i）高度移动的车辆之间的无线信道的快速变化以及（ii）缺乏中央协调点。因此，排除了获取瞬时信道状态信息以执行集中式资源分配的可能性。因此，所考虑的资源分配问题非常复杂。它不仅包括通常的频谱和功率分配，还包括覆盖范围选择（向哪些目标车辆广播）和分组选择（使用哪个网络切片）。这个问题必须联合解决，因为选择的数据包可以使用NOMA覆盖，因此频谱和功率必须仔细分配，以实现更好的车辆覆盖。为此，我们提供了一个优化方法，并研究了NP-困难的问题。然后，我们使用多智能体马尔可夫决策过程模型的问题。最后，我们使用深度强化学习（DRL）方法来解决这个问题。建议的DRL算法是实用的，因为它可以实现在一个在线和分布式的方式。我们表明，我们的方法是强大的和有效的，当面对不同的变化的网络参数和集中的基准相比。
2022-01-27 cs.NI
Optimizing Resource Allocation with High-Reliability Constraint for Multicasting Automotive Messages in 5G NR C-V2X Networks
自第三代合作伙伴计划（3GPP）发布第14版以来，蜂窝车联网（C-V2X）一直在不断发展，以适应未来的自动驾驶汽车。除了汽车安全之外，5G NR还为C-V2X自动驾驶带来了新的功能，例如实时本地更新和协调驾驶。这些功能依赖于5G NR提供的低延迟和高可靠性。其中，基本需求是从路侧单元（RSU）或基站（BS）广播或多播具有高可靠性和低延迟的环境更新消息，诸如协作感知数据。换句话说，以高可靠性和低延迟广播多种类型的汽车消息是5G NR C-V2X的关键问题之一。在这项工作中，我们考虑如何选择调制和编码方案（MCS），RSU/BS，前向纠错（FEC）码速率，以最大限度地提高系统的效用，这是一个功能的消息传递的可靠性。我们制定的优化问题作为一个非线性整数规划问题。由于优化问题是NP难的，我们提出了一个近似算法，称为双曲连续凸近似（HSCA）算法，它使用连续凸近似找到最优解。在我们的模拟中，我们比较了HSCA的性能分别与三种算法，包括基线算法，启发式算法，最优解。我们的模拟结果表明，HSCA优于基线和启发式算法，是非常有竞争力的最优解。
2022-09-29 cs.NI
Joint Tracking of Groups of Users with Uplink Reference Signals
在蜂窝网络中，需要跟踪用户设备（UE），使得它们可以被传入数据到达，并且保持上下文信息（诸如加密密钥）可用于UE发起的传输。通常，UE测量由网络广播的参考信号传输，并且基于允许网络以足够的准确度知道UE位置的某个准则来向网络报告。一种替代方法是让UE发送网络可以检测到的参考信号以跟踪UE位置。这减少了UE测量和报告的需要，同时它需要一些资源用于上行链路传输。在本文中，我们提出并评估了一个解决方案，用于联合跟踪组的UE一起移动。结果表明，UE可以有效地跟踪与低资源消耗。
2022-05-12 cs.NI
Resource Allocation Frameworks for Network-coded Layered Multimedia Multicast Services
移动内容的爆炸式增长，如视频流到移动设备，推动了对多媒体广播和组播方案的研究。已经提出了多速率传输策略作为向经历不同下行链路信道条件的用户递送分层服务的手段。在本文中，我们考虑点到多点分层服务交付在一个通用的蜂窝系统，并通过应用不同的随机线性网络编码的方法来改善它。我们推导出数据包错误概率的表达式，并使用它们作为性能指标的制定资源分配框架。这些框架的目的是传输方案的优化和每个下行链路信道上的广播分组的数量的最小化，同时向预定比例的用户提供服务保证。作为一个案例的研究，我们提出的框架，然后适应LTE-A标准和eMBMS技术。我们专注于提供基于H.264/SVC标准的视频服务，并展示了分层网络编码在多速率传输中的优势。此外，我们建立的网络编码技术和资源分配方法的选择起着至关重要的作用，对网络的足迹，每个接收到的视频层的质量。
2014-11-20 cs.IT cs.MM cs.NI
A Survey on 5G Radio Access Network Energy Efficiency: Massive MIMO, Lean Carrier Design, Sleep Modes, and Machine Learning
蜂窝网络已经改变了我们生活的世界，第五代（5G）无线电技术预计将进一步彻底改变我们的日常生活，通过其更大的容量，大规模的连接和超可靠的低延迟通信实现高度自动化。此外，第三代合作伙伴计划（3GPP）新无线电（NR）规范还提供了显著降低下一代网络的能耗和温室气体排放的工具，从而有助于实现信息和通信技术（ICT）可持续性目标。在这篇综述论文中，我们全面回顾了当前能源效率研究的最新进展。我们首先分类并仔细分析不同的电力消耗模型和能源效率指标，这有助于在理解绿色网络方面取得进展。然后，作为主要贡献，我们从理论和实践的角度详细调查了3GPP NR提供的主要能源效率使能技术，以及它们的主要好处和挑战。特别注意四个关键的使能技术，即，大规模多输入多输出（MIMO）、精益载波设计和高级空闲模式，以及人工智能功能的作用。我们深入探讨了它们的实施和操作细节，并从能源消耗的角度深入讨论了它们的最佳操作点和理论权衡。这将有助于读者掌握绿色网络的基本原理和现状。最后，研究领域，需要更多的努力，使未来的网络更环保的讨论。
2021-10-07 cs.NI
Energy-cost aware off-grid base stations with IoT devices for developing a green heterogeneous network
异构网络（HetNet）是一种特定的蜂窝平台，用于应对快速增长的预期数据流量。从通信的角度来看，数据负载可以被映射到通常放置在运营商网络上的能量负载。同时，可再生能源辅助网络提供减少化石燃料消耗，从而减少环境污染。本文提出了一种基于可再生能源的离网HetNet供电架构，使用一种新的能量共享模型。每个宏、微、微微或毫微微基站（BS）都使用太阳能光伏（PV）以及足够的储能设备。此外，生物质发生器（BG）用于宏和微BS。并置的宏BS和微BS通过端到端电阻线连接。针对非实时的应用，通过权衡功耗和通信时延，提出了一种新的带休眠机制的加权比例公平资源调度算法。此外，针对窄带物联网（IoT）应用的具有扩展的非连续接收（eDRX）和省电模式（PSM）的所提出的算法延长了IoT设备的电池寿命。HOMER优化软件用于执行最佳系统架构、经济性和碳足迹分析，而Monte-Carlo模拟工具用于评估吞吐量和能效性能。该算法对农村实际数据是有效的。我们证明了所提出的电源架构是节能的，具有成本效益，可靠，环保。
2021-10-12 cs.NI eess.SP
Enhanced Energy-Efficient Downlink Resource Allocation in Green Non-Orthogonal Multiple Access Systems
尽管非正交多址接入（NOMA）技术有许多优点，但如果系统的功耗没有得到适当的优化，会给相邻的超密集网络带来额外的干扰。针对绿色通信的概念，本文提出了一种能量有效的下行链路资源分配方案的NOMA蜂窝网络。这项工作的目的是分配子信道和功率的基站之间的用户，使整体的能源效率最大化。由于这个问题是NP难的，我们试图找到一个优雅的解决方案，合理的复杂性，提供良好的性能，为一些现实的应用程序。为此，我们分解成一个子信道分配子问题，然后由一个功率加载子问题，分配功率给每个用户的数据流上的每个分配的子信道的问题。我们首先采用多对多匹配模型的假设下，均匀的电源负载，以获得合理的性能的第一个子问题的解决方案。一旦从第一个解决方案的子信道用户映射信息是已知的，我们提出了一个几何规划（GP）为基础的功率加载方案后，近似的能量效率的系统由两个posynomials的比率。这些子问题采用的技术更好地利用可用的多用户分集相比，在早期的工作中使用的技术。观察到的计算开销的GP为基础的功率加载计划，我们还提出了一个次优的计算效率高的算法的功率加载子问题的多项式时间的复杂性，提供了相当不错的性能。大量的模拟已经进行了验证，我们提出的解决方案总是优于现有的工作，同时消耗更少的功率在基站。
2019-04-18 cs.NI eess.SP
Green UAV-enabled Internet-of-Things Network with AI-assisted NOMA for Disaster Management
针对灾害区域物联网上行通信，本文提出无人机中继NOMA网络，结合k-medoids、轮廓分析与迭代功率优化，以低复杂度提升设备能效并降低能耗。
2024-06-14 cs.NI cs.SY eess.SY
Metrics for Video Quality Assessment in Mobile Scenarios
随着蜂窝网络中视频流量的指数级增长，对优化视频传输质量的需求日益增加。4G网络（高级长期演进或LTE A）正在全球许多国家中引入，其允许在单个基站上的高达1Gbps的下行链路速度和100Mbps的上行链路速度。这有力地推动了LTE网络上的视频广播，表征了其性能并开发了可用于提供视频质量用户反馈并将其反馈给网络运营商以微调网络的指标。在本文中，我们使用流行的视频质量指标，如SSIM，阻塞，模糊，NIQE和BRISQUE的LTE A物理层上的视频传输的性能。我们进行实验，以找到一个合适的无参考指标的移动场景，并发现阻塞的压缩比是最有前途的情况下，信道或调制的变化，但它并没有表现得很好，以消除压缩比的变化。度量BRISQUE在量化这种失真方面非常有效，并且在网络变化的情况下也表现良好。
2013-04-13 cs.MM cs.NI
