An Approach for Spatial-temporal Traffic Modeling in Mobile Cellular Networks
移动蜂窝网络中的业务数据的量和类型一直在持续增长。同时，交通数据在时间和空间等多个维度上动态变化。因此，流量建模是必不可少的理论分析和未来的超密集蜂窝网络的节能设计。在本文中，作者试图建立一个易于处理的和准确的模型来描述实际蜂窝网络中的单个基站的流量变化模式。首先，基于蜂窝网络中的实际数据，提出了一种描述多个基站业务量随时间变化的正弦叠加模型。结果表明，一个区域内多个基站的平均业务量呈周期性变化，并具有三个主要的频率分量。然后，对数正态分布的空间建模的实际交通数据进行了验证。分析了空闲时间和繁忙时间的空间流量分布。并给出了园区、校园和中心商务区三个典型区域的模型参数。最后，提出了一种基于多基站时空业务分布的单基站时空业务联合建模方法。通过与当前蜂窝网络中的实际数据进行比较，对这三种模型进行了评估。结果表明，这些模型能够准确地描述蜂窝网络中实际业务数据的变化规律。
2017-03-31 cs.NI
Downlink Capacity and Base Station Density in Cellular Networks
关于蜂窝网络的性能，已有大量的分析结果，其中基站规则地位于六边形或正方形网格上。这种常规模型不能反映实际情况，往往高估了网络性能。此外，可以仅对固定位置的用户（例如，小区中心或边缘用户）。在本文中，我们使用随机几何方法，基站可以建模为一个齐次泊松点过程。我们还考虑了用户密度，并推导出用户中断概率，任意用户下中断由于低信号干扰噪声比或高拥塞的多个用户。利用该结果，我们计算了下行链路蜂窝网络中成功传输的密度。一个有趣的观察是，成功传输密度随着基站密度而增加，但增加速率减小。这意味着所安装的基站的数量应该大于$n$倍，以将网络容量增加$n$倍。我们的研究结果将提供一个框架的无线基础设施的性能分析与高密度的接入点，这将显着减少网络级仿真的负担。
2013-04-15 cs.NI
Large-scale Spatial Distribution Identification of Base Stations in Cellular Networks
蜂窝系统的性能很大程度上取决于其网络拓扑结构，其中基站（BS）的空间部署在下行链路场景中起着关键作用。此外，蜂窝网络正在经历异构演进，这引入了较小BS的计划外部署，从而使性能评估更加复杂。本文基于大量实际基站位置数据，对蜂窝网络结构的空间建模进行了全面的分析。与相关的工作，我们分为不同的基站根据地理因素（如城市或农村）和功能类型（如宏小区或微小区）的子集，并进行详细的空间分析，每个子集。在检查了BS位置建模中Poisson点过程（PPP）的准确性后，我们考虑了Gibbs点过程和Neyman-Scott点过程，并针对大规模建模测试比较了它们的准确性。最后，我们宣布PPP模型的不准确性，并揭示了一般的集群性质的基站部署，这明显违反了传统的假设。本文进行了第一次大规模的识别现有的文献，并提供更现实和更一般的结果，有助于即将到来的异构蜂窝网络的性能分析。
2014-11-10 cs.NI
Transmit power optimization in cellular networks with nomadic base stations
对蜂窝网络容量的日益增长的需求可以通过安装游牧eNodeB来缓解，其服务于特定区域中的业务量的暂时增加。当部署游牧小区时，需要优化相邻基站的发射功率以限制小区间干扰。我们分析了优化的邻域选择问题，以定义当增加新的基站时，网络的哪些部分需要重新配置。我们评估的迭代方法，随着范围的增加，相邻的小区被重新配置，并提出了一种新的，基于采样的本地TX功率重新配置方法，这是由一个数值模型在两个定期（蜂窝状）拓扑结构和现实的拓扑结构中反映在一个城市中的细胞的位置进行评估。分析证实，所提出的算法允许选择非常少的需要重新配置的邻近小区（大多数情况下少于10个小区），并实现与全局优化相似的功效，与全局优化相比，网络总吞吐量相差不到1\%。
2019-04-05 cs.NI
Handover Rate and Sojourn Time Analysis in Mobile Drone-Assisted Cellular Networks
为了提高容量并克服蜂窝无线网络的一些限制，可以部署具有空中基站的无人机来辅助地面蜂窝无线网络。无人机的移动性允许灵活的网络重新配置，以适应动态流量和信道条件。然而，这是以更多的无人机为代价来实现的，因为当无人机移动时，即使是静态用户也可能经历切换。在这封信中，我们对无人机基站网络的切换率和逗留时间（两个后续切换之间的时间）进行了精确分析。我们还表明，在具有相同均值的不同速度分布中，当所有无人机基站以相同速度移动时，切换率最小。
2020-06-09 cs.NI
Characterizing Spatial Patterns of Base Stations in Cellular Networks
蜂窝网络中基站的拓扑结构作为网络性能分析的基础，与传统的六边形网格或正方形网格模型有着明显的区别，因此引起了人们的反思。近年来，基于随机几何的模型，特别是泊松点过程（PPP），吸引了越来越多的流行在蜂窝网络的BS部署建模，由于其易处理和捕捉非均匀性的能力的优点。在这项研究中，常见的随机模型和真正的BS位置之间进行了详细的比较。结果表明，购买力平价未能准确地描述城市或农村BS部署。此外，在这两个地区的实际数据的拓扑结构进行检查和区分的统计方法，根据点的相互作用的趋势，他们表现出。通过将相应的实际数据与聚合点过程模型和排斥点过程模型进行比较，我们验证了城市地区以容量为中心的部署可以用典型的聚合过程（如Matern集群过程）来建模，而农村地区以覆盖为中心的部署可以用典型的聚合过程来建模。
2014-06-19 cs.NI
Two-tier Spatial Modeling of Base Stations in Cellular Networks
泊松点过程（Poisson Point Process，PPP）是蜂窝网络中基站空间分布的有效模型。然而，由于环境对实际站点规划的影响，真正的BS部署很少是完全随机的。特别地，对于多层异构蜂窝网络，运营商必须根据本地覆盖和容量要求放置不同的BS，并且BS功能的多样性可能导致每个联网层上的不同空间模式。在本文中，我们考虑了一个两层的情况下，在蜂窝网络中的宏小区和微小区BS。通过对这两个层次分别进行分析，并应用经典统计和网络性能作为评估指标，我们得到了准确的空间模型的BS部署的每一层。基本上，我们验证了使用PPP在BS位置建模无论是宏小区或微小区的不准确性。具体来说，我们发现，第一层与宏小区BS是分散的，可以精确地模拟施特劳斯点过程，而马特恩集群过程捕捉到第二层的聚合性质非常好。这些统计模型分别与宏小区和微小区基站的固有特性相吻合，从而为理解基站空间结构与运行功能之间的关系提供了新的视角。
2014-08-01 cs.NI
Cellular-X: An LLM-empowered Cellular Agent for Efficient Base Station Operations
本文提出基于LLM的蜂窝智能体Cellular-X，结合多模态LLM与RAG技术实现基站维护自动化，通过解析意图、检索信息、迭代自校正提升工程师效率，已在USRP X310测试平台实现并提供演示资源。
2025-04-10 cs.NI eess.SP
Software Defined Radio Implementation of Signaling Splitting in Hyper-Cellular Network
本文介绍了超蜂窝网络中信令分离方案在软件无线电平台上的设计与实现。超蜂窝网络是未来移动通信系统的一种新架构，其中信令和数据在空中接口处解耦以减轻信令开销并允许基站的能量有效操作。在开源的软件无线电平台OpenBTS上，我们研究了GSM协议信令分离的可行性，并实现了一个新的系统，可以证明所提出的概念。标准的GSM手机可以在信令基站的帮助下接入网络，并指定数据基站按需处理电话呼叫。我们的工作启动了系统的方法来研究超蜂窝的概念在真实的无线环境中的软件和硬件实现。
2013-12-03 cs.NI
Utility Maximization for Single-Station User Association in Downlink Cellular Networks
我们研究网络效用最大化（NUM）的情况下，蜂窝单站关联（SSA）的政策，它分配给每个移动用户（MU）到一个单一的基站（BS）。我们衡量SSA政策的诱导α比例公平效用的每个用户的下行链路速率，所有用户的总和。一般的SSA NUM问题涉及选择从MU到BS的最优关联以及BS资源到相关联的MU的最优分配。我们的贡献如下：（1）给出了给定SSA的最优BS分配的一个显式解，从而将SSA NUM建立为一个纯组合问题;（2）建立了关联问题的完整性间隙为1，并证明了松弛是一个非凸优化问题; iii）我们为SSA提供了集中式和分布式贪心算法，在用户和站之间有和没有瞬时速率信息的交换。我们的数值结果说明了三类解决方案的性能增益：i）SSA解决方案获得贪婪舍入的多站协会（集中式凸计划），ii）我们的集中式和分布式贪心算法与/不交换速率信息，和iii）简单的关联算法。
2015-10-21 cs.NI
Gibbsian On-Line Distributed Content Caching Strategy for Cellular Networks
我们开发吉布斯采样为基础的技术，学习在蜂窝网络中的最佳内容放置。基站的集合分散在空间上，每个基站具有小区（可能与其他小区重叠）。移动用户根据某种流行度分布请求从有限的内容集合中下载。每个基站每次只能存储内容的严格子集;如果请求的内容在任何服务基站都不可用，则必须从回程下载。因此，出现了最优内容放置的问题，其可以最小化来自回程的下载速率，或者等效地最大化缓存命中率。使用类似的想法，吉布斯采样，我们提出了简单的顺序内容更新规则，决定是否存储在一个基站的内容在相邻基站的知识的基础上。更新规则被证明是渐近收敛到最佳的内容放置的所有节点。接下来，我们扩展的算法，以解决的情况下，内容流行度和小区拓扑结构最初是未知的，但估计新的请求到达基站。最后，在缓存命中率的改善表现出数值。
2017-11-06 cs.NI
Survey on UAV Cellular Communications: Practical Aspects, Standardization Advancements, Regulation, and Security Challenges
消费类无人机（UAV）的快速增长为蜂窝运营商创造了充满希望的新商机。一方面，无人机可以作为新型用户设备连接到蜂窝网络，从而为运营商带来可观的收入，从而可以保证其严格的服务要求。另一方面，无人机提供了前所未有的机会来实现无人机安装的飞行基站，这些基站可以动态地重新定位，以提高覆盖范围，频谱效率和用户体验质量。事实上，标准化机构目前正在探索利用蜂窝网络为商用UAV提供服务的可能性。工业界开始试用飞行基站或用户设备的早期原型，而学术界正在全力研究数学和算法解决方案，以解决蜂窝网络中飞行节点所产生的有趣的新问题。在这篇文章中，我们提供了一个全面的调查，所有这些发展促进顺利整合无人机到蜂窝网络。具体而言，我们调查了（i）目前可用的消费者UAV的类型，（ii）标准化机构为现有地面基站的空中用户提供服务所解决的干扰问题和潜在解决方案，（iii）利用基于UAV的飞行中继和基站辅助蜂窝通信的挑战和机遇，（iv）正在进行的原型和测试床活动，（v）正在制定的管理无人机商业用途的新法规，以及（vi）无人机辅助蜂窝通信的网络物理安全。
2019-03-31 cs.NI
Energy-Efficient Cellular Communications Powered by Smart Grid Technology
蜂窝网络的能量效率方面是最近几天的一个重要研究课题。随着能源消耗的增加和电力价格的迅速上涨，减少各方面用电的必要性变得更加重要。蜂窝网络从中获得操作所需电力的电网基础设施正在考虑从传统电网到智能电网的重大变化。作为蜂窝网络中能量消耗的主要候选者的基站即使在存在非常少的用户或根本没有用户时也保持操作。在本文中，我们提出了一个有效的应用场景的毫微微蜂窝技术的节能蜂窝网络的目的。在需要的地方有效地部署毫微微接入点可以通过关闭冗余基站来减少蜂窝网络的功率使用。此外，与传统方案相比，信号与噪声加干扰比也得到了提高。分析了基站关闭概率和整个网络的能量消耗。对比结果表明，该模型能显著降低能耗，提高蜂窝用户的服务质量。
2018-10-05 cs.NI
Study on Base Station Topology in Cellular Networks: Take Advantage of Alpha Shapes, Betti Numbers, and Euler Characteristics
面对蜂窝网络规模不断扩大的趋势，如何定量评估基站大规模部署的有效性成为一个具有挑战性的课题。为此，更深入地了解蜂窝网络拓扑结构具有根本意义。在本文中，$ α$ -形状，一个强大的代数几何工具，被集成到分析的真实BS位置数据的六个亚洲国家和六个欧洲国家，分别。首先，基于Betti数和Hurst系数这两种不同的度量标准，对亚洲和欧洲国家的基站空间分布进行了分形表征。其次，发现对数正态分布呈现出最好的匹配蜂窝网络的拓扑结构时，实际的BS部署是由欧拉特性。
2018-08-16 cs.NI physics.soc-ph
Combined Base Station Association and Power Control in Multi-channel Cellular Networks
针对多信道多小区蜂窝网络的上行链路研究了组合的基站关联和功率控制问题，其中每个信道由恰好一个小区（即，基站）。提出了一种分布式关联和功率更新算法，并证明了该算法收敛于非合作博弈的纳什均衡。我们认为网络模型与离散手机（产生原子拥塞游戏），以及一个连续的手机（产生人口游戏）。我们发现，均衡不一定是帕累托有效的，也不一定是系统最优的。为了解决系统最优性的缺乏，我们提出了定价机制。结果表明，这些机制可以实现分布式的方式。
2011-12-08 cs.GT cs.NI
Opportunistic Third-Party Backhaul for Cellular Wireless Networks
随着高容量空中接口和大量的小型小区，回程（到基站的有线连接）越来越成为蜂窝无线网络的成本驱动因素。回程成本高的一个原因是，容量通常是在租用线路上购买的，并具有为峰值负载提供的保证速率。在本文中，我们提出了一种替代的\emph{opportunistic backhaul}模型，其中第三方提供基站和回程连接，并在可用时将其网络中的多余容量出租给蜂窝提供商，大概是以比保证连接低得多的成本。我们描述了一种可扩展的架构，这种部署使用开放获取毫微微蜂窝基站，这是小型的即插即用基站，在运营商的频谱，但可以直接连接到第三方提供商的有线网络。在所提出的架构，我们提出了一个通用的用户关联优化算法，使蜂窝提供商动态地确定哪些手机应分配给第三方的毫微微蜂窝基站的基础上的交通需求，干扰和信道条件和第三方接入定价。虽然优化是非凸的，该算法使用计算效率高的方法，通过对偶分解找到近似解。基于实际基站位置的部署模型的模拟表明，如果采用第三方，开放获取毫微微蜂窝基站可以达到甚至一小部分的WiFi接入点的当前市场渗透率，大容量增益是可以实现的。
2013-05-04 cs.NI
Coexistence of Terrestrial and Aerial Users in Cellular Networks
将空中移动用户整合到现有的蜂窝网络中将使许多有前途的应用成为可能。然而，目前的蜂窝网络还没有被设计为服务于空中用户，因此需要探索设计参数，以便允许网络提供商修改其当前的基础设施。作为在这个方向上的第一步，本文提供了一个深入的分析蜂窝网络，为空中和地面用户的下行链路的覆盖概率。我们提出了一个精确的数学表征的覆盖概率，其中包括基站（BS）的高度，天线方向图和无人机高度为各种类型的城市环境的影响。有趣的是，我们的研究结果表明，空中用户由于其高度而享有的有利传播条件也是他们最强的限制因素，因为它使他们容易受到干扰。这种负面影响可以通过优化飞行高度、基站高度和天线下倾来显著减小。此外，降低基站高度和增加下倾角通常对地面和空中用户都是有益的，指出了使它们能够共存的可能路径。
2017-10-09 cs.NI
Green Cellular Networks: A Survey, Some Research Issues and Challenges
蜂窝网络中的能量效率是蜂窝运营商日益关注的问题，以不仅保持盈利能力，而且减少整体环境影响。在蜂窝网络中实现能效的这一新兴趋势正在激励标准化机构和网络运营商不断探索未来技术，以改善整个网络基础设施。在这篇文章中，我们提出了一个简短的调查方法，以提高蜂窝网络的功率效率，探讨一些研究问题和挑战，并提出了一些技术，使一个节能或“绿色”蜂窝网络。由于基站消耗了蜂窝系统中使用的总能量的最大部分，我们将首先提供一个全面的调查技术，以获得在基站中的节能。接下来，我们将讨论如何使用基于微、微微和毫微微蜂窝的异构网络部署来实现这一目标。由于认知无线电和协作中继是无可争议的未来技术在这方面，我们提出了一个研究愿景，使这些技术更节能。最后，我们探讨了实现“绿色”蜂窝网络技术的一些更广阔的前景
2011-09-24 cs.NI
Efficient 3-D Placement of an Aerial Base Station in Next Generation Cellular Networks
在意外或临时事件的情况下，陆地基站可能无法完全满足未来蜂窝网络的灵活性和弹性要求。一个有前途的解决方案是通过配备有基站的低空无人驾驶飞行器来辅助蜂窝网络，即，雄蜂细胞虽然无人机小区作为空中基站提供了快速部署的机会，但有效的布局成为关键问题之一。除了无人机小区在垂直维度以及水平维度上的移动性之外，空对地信道与地面信道之间的差异导致无人机小区的放置与地面基站的放置偏离。在本文中，我们首先突出的dronecell布局问题的属性，并制定它作为一个3-D布局问题的目标是最大限度地提高网络的收入。经过一些数学运算，我们制定了一个等价的二次约束混合整数非线性最优化问题，并提出了一个计算效率高的数值解这个问题。我们验证我们的分析推导与数值模拟，并丰富他们的讨论，可以作为研究人员，移动网络运营商和政策制定者的指导方针。
2016-02-26 cs.NI math.OC
Energy-Efficient Mechanism for Smart Communication in Cellular Networks
物联网（IoT）近年来越来越受欢迎。蜂窝网络可以是物联网连接的适当解决方案。随着连接的物联网设备数量呈指数级增长，能耗成为无线连接解决方案的瓶颈。在这项工作中，我们提出了一个方案，以减少一个小区的基站的功耗。基站的最大功耗与其数据处理、路由和传输相关联。我们的方案减少了传输数据的大小，最终降低了与之相关的功耗。系统级仿真表明了我们提出的系统的效率。
2019-04-29 cs.NI
Joint position and trajectory optimization of flying base station in 5G cellular networks, based on users' current and predicted location
如今，无人机（UAV）已经得到了显著的改进，其最重要的应用之一是为蜂窝用户提供临时覆盖。静态基站由于地面BS故障、恶劣天气条件、自然灾害、传输错误等临时事件而暂时崩溃，无法为所有用户提供服务，配备小型蜂窝基站的无人机无人机基站立即被发送到目标位置，并建立必要的通信链路，而不需要任何预定的基础设施，并覆盖该区域。在该地区找到最佳位置和适当数量的无人机BS是一项挑战。因此，在本文中，最佳的位置和最佳的DBS的数量分布在用户的当前状态和后续的用户状态的预测确定。最后，DBS从当前状态到预测的未来位置的转换被优化。仿真结果表明，该方法可以提供可接受的网络覆盖。
2022-02-08 cs.NI eess.SP
Cellular-Base-Station Assisted Device-to-Device Communications in TV White Space
本文提出了一种系统的方法来利用电视空白空间（TVWS）的设备到设备（D2D）通信的帮助下，现有的蜂窝基础设施。目标是构建特定于位置的TVWS数据库，其为任何D2D链路提供查找表服务以确定其在未许可数字TV（DTV）频带中的最大允许发射功率（MPEP）。为了实现这一目标，首先引入移动人群感知的思想，从大量的个人移动设备收集活动频谱测量。考虑到人群测量的不完备性，我们将未知测量的恢复问题转化为一个矩阵完备化问题，并利用一个强大的不动点延拓算法从已知元素中重构出未知元素.通过联合利用其附近的大频谱数据，每个蜂窝基站进一步实现非线性支持向量机算法来执行授权DTV发射机的不规则覆盖边界检测。利用检测到的覆盖边界的知识，为每个D2D链路开发机会空间重用算法以确定其MPEP。仿真结果表明，该方法可以成功地使D2D通信在TVWS，同时满足来自授权的DTV服务的干扰约束。此外，据我们所知，这是第一次尝试探索和利用TVWS内的数字电视保护区所造成的阴影效应。潜在的应用场景包括地下停车场的车联网之间的通信，地铁，游戏场馆和机场等热点地区的D2D通信等。
2015-06-01 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
Optimal Geographic Caching in Cellular Networks with Linear Content Coding
我们的状态和解决的问题，在蜂窝网络中，线性组合的内容存储在基站的缓存的内容的最佳地理缓存。我们考虑一个一般的内容流行度分布和一个一般的分布，覆盖在网络中的典型位置的站的数量。我们正在寻找一个政策的内容缓存最大限度地提高服务的覆盖站的缓存的典型内容请求的概率。该问题具有单调子模集函数极大化的特殊形式。利用动态规划，我们找到了一个确定性的策略来解决这个问题。我们还考虑两个自然的贪婪缓存政策。我们评估我们的政策，考虑两个流行的随机几何覆盖模型：布尔和信号干扰噪声比，假设Zipf流行分布。我们的数值结果表明，建议的确定性政策一般不差于文献中考虑的一些随机化政策，并可以进一步提高总命中概率在适度高的覆盖率制度。
2017-04-27 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
Mobile node localization in cellular networks
位置信息是基于位置的应用程序的主要组成部分。这些信息用于不同的安全和面向服务的应用程序中，以根据用户的地理位置为用户提供服务。在室内和室外环境中定位移动节点有许多方法。针对移动节点在室外环境下的定位问题，提出了一种基于小区和用户位置信息的定位方法。我们的定位方法是基于问候消息延迟（发送和接收时间）和基站收发站（BTS）的坐标信息。为了验证我们的方法在蜂窝网络，我们实现和模拟我们的方法在两个场景，即维护数据库的基站在集中式和分布式系统。仿真结果表明了该方法的有效性及其在电信系统中的应用价值。
2012-01-10 cs.NI
A Tractable Metric for Evaluating Base Station Geometries in Cellular Network Localization
在这封信中，我们提出了一个新的度量特征的基站（BS）的角度扩展的基础上，在蜂窝定位中遇到的几何条件。该指标被证明是密切相关的几何稀释精度（GDOP），但具有的好处是根据泊松点过程（PPP）建模的BS布局的网络参数的特征。作为一个额外的好处，该度量被示出为立即产生一个设备的概率是内部或外部的BS的凸包，定位研究人员将广泛认识到作为一个强有力的指标定位性能。
2015-10-30 cs.IT cs.NI math.IT
Decentralized Collaborative Video Caching in 5G Small-Cell Base Station Cellular Networks
我们考虑了一组通过高容量短延迟回程链路相互连接并通过长延迟连接连接到远程服务器的5G小小区基站（SBS）的视频缓存问题。即使最小化整体视频传输延迟的问题是NP难的，我们提出的协作缓存算法（CCA）可以有效地计算出接近最优的解决方案，其中次优的程度取决于最坏情况下的视频缓存大小比。该算法自然适合于分布式实现，其需要SBS之间的零显式协调，并且以$O(N + K \log K)$时间运行，其中$N$是SBS（高速缓存）的数量，而$K$是视频的最大数量。我们将CCA扩展到在线设置，其中视频流行度不是先验已知的，而是通过SBS之间的有限数量的定期信息共享随着时间的推移进行估计。我们证明，我们的算法接近最佳的整体缓存解决方案的缓存大小的增加。此外，通过对真实视频访问轨迹进行模拟，我们表明，我们的算法有效地使用SBS缓存，以减少视频传输延迟和节省远程服务器的带宽，它优于其他两个参考缓存方法适应我们的系统设置。
2021-09-01 cs.NI
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
SoftCell: Taking Control of Cellular Core Networks
现有的蜂窝网络存在设备不灵活且昂贵以及控制平面协议复杂的问题。为了解决这些挑战，我们提出了SoftCell，一个可扩展的架构，支持细粒度的移动设备在蜂窝核心网络的政策。SoftCell控制器通过引导经过一系列中间盒的路径的流量来实现高级服务策略，并根据网络条件和用户位置进行优化。为了确保可扩展性，核心交换机根据分层地址（按基站分组）和策略标签（通过中间盒标识路径）转发流量。这最大限度地减少了核心交换机中的数据平面状态，并将所有细粒度状态推送到基站的软件交换机。这些接入交换机应用由控制器指定的细粒度规则，将所有流量映射到适当的地址和标签。SoftCell保证同一连接中的数据包在两个方向上穿过相同的中间盒序列，即使在存在移动性的情况下。我们对真实LTE工作负载的表征、原型控制器上的微基准测试和大规模模拟表明，SoftCell提高了蜂窝核心网络的灵活性，同时能够使用廉价的商品交换机和中间盒。
2013-05-15 cs.NI
Aerial Base Stations Deployment in 6G Cellular Networks using Tethered Drones: The Mobility and Endurance Trade-off
机载基站（由无人机携带）具有增强蜂窝网络覆盖范围和容量的巨大潜力。多个场景和用例将极大地受益于这种技术，例如（i）在密集和城市地区卸载地面基站（BS），以及（ii）为农村地区提供覆盖。然而，部署机载BS面临的主要挑战之一是无人机的可用能量有限，这限制了飞行时间。事实上，目前使用的大多数无人机（UAV）最多只能运行一个小时。由于需要频繁访问地面站进行充电，这限制了支持UAV的蜂窝网络的性能，使UAV的覆盖区域暂时无法使用。在这篇文章中，我们提出了一种新的无人机蜂窝网络设置的基础上系留无人机（TUAVs）。在拟议的设置中，TUAV通过系绳连接到地面站（GS），为TUAV提供能量和数据。这使得一个航班可以停留几天。我们详细描述了拟议系统的组成部分。此外，我们争取的主要优势，TUAV使能蜂窝网络相比，典型的无绳系无人机。接下来，我们将讨论TUAV的潜在应用和用例。最后，我们讨论了挑战，设计考虑，和未来的研究方向，以实现拟议的设置。
2020-08-12 cs.IT cs.NI eess.SP
Enhancing Cellular Communications for UAVs via Intelligent Reflective Surface
智能反射表面（IRSs）能够实时重新配置其电磁吸收和反射特性，为在具有挑战性的环境中增强无线通信体验提供了前所未有的机会。在本文中，我们分析了IRS在增强无人机蜂窝通信方面的潜力，目前无人机由于为地面用户提供服务而优化的基站天线向下倾斜而导致信号强度差。我们考虑在建筑物墙壁上部署IRS，其可以由蜂窝基站远程配置，以相干地将反射的无线电波定向到特定的无人机，以增加其接收信号强度。使用最近发布的3GPP地对空信道模型，我们分析了无人机的信号增益，由于IRS部署作为无人机高度的函数，以及各种IRS参数，包括大小，高度和距离基站。我们的分析表明，即使使用小的IRS，我们也可以为在蜂窝基站上方飞行的无人机实现显著的信号增益。我们还发现，最大的增益可以通过优化IRS的位置，包括它的高度和距离BS。
2020-01-31 cs.NI eess.SP
A Non-stationary Service Curve Model for Estimation of Cellular Sleep Scheduling
虽然积压和延迟的稳态解决方案已经为基本的无线系统，瞬态阶段的分析仍然构成了重大挑战。考虑到大多数短暂的和交互式的流，瞬态启动的影响，在蜂窝网络中的睡眠调度所造成的，但是，有一个实质性的影响的性能。为了便于推理系统的瞬态行为，本文提出了非平稳服务曲线的概念。推导了具有睡眠调度的系统模型，并分析了瞬时积压和延迟。此外，测量方法，估计一个未知的系统从选定的探测流量的观测服务的开发。现有的测量方法的基本局限性解释的非凸性的瞬态服务和进一步的困难是由于网络服务过程的超可加性。设计了一种新的两阶段探测技术，首先确定一个最小的探针的形状，随后获得一个准确的估计未知的服务。在一个全面的测量活动中，该方法被用来评估蜂窝网络与睡眠调度（2G，3G和4G）的服务，揭示相当大的瞬态积压和延迟过冲，持续长的松弛时间。
2016-08-13 cs.NI cs.PF
Optimal Geographic Caching In Cellular Networks
在这项工作中，我们考虑的问题的最佳地理位置的内容在无线蜂窝网络建模的泊松点过程。具体而言，对于请求某些特定内容并且其受欢迎程度遵循给定定律（例如Zipf）的典型用户，我们计算找到缓存在其中一个基站中的内容的概率。无线覆盖遵循通常的信号干扰噪声比（SINR）模型，或它的一些变种。我们制定和解决的问题的最佳随机内容放置策略，以最大限度地提高用户的命中概率。结果表明，遵循标准策略“在任何地方缓存最受欢迎的内容”并不总是最佳的。事实上，我们关于三种不同覆盖场景的数值结果表明，最优策略显着增加了高覆盖范围下的命中机会，即，当多于一个站的覆盖概率足够高时。
2014-09-26 cs.NI
Deep Learning for GPS Spoofing Detection in Cellular Enabled Unmanned Aerial Vehicle Systems
基于蜂窝的无人机（UAV）系统是为UAV操作提供可靠和快速的超视距（BVLoS）通信服务的有希望的范例。然而，这种系统正面临着严重的GPS欺骗无人机的位置的威胁。为了实现无人机导航BVLoS的安全性和可靠性，提出了一种蜂窝网络辅助的无人机位置监测和抗GPS欺骗系统，其中使用深度学习方法实时检测欺骗的GPS位置。具体而言，所提出的系统引入了多层感知器（MLP）模型，该模型是训练从附近的基站收集的路径损耗测量的统计特性，以决定GPS位置的真实性。实验结果表明，在三个基站的情况下，该方法对GPS欺骗的检测准确率达到93%以上，在一个基站的情况下也可以达到80%。
2022-01-03 cs.CR cs.NI
Inband device-to-device relays in cellular networks
提出了一种新的蜂窝网络中两跳机会中继的设计，以提高吞吐量为目标。我们建议在蜂窝系统中使用空闲UE，该蜂窝系统具有到基站的更好的信道，以中继活动UE的业务。所提出的关键思想之一是将（仅）上行链路频谱用于接入链路，以及用于管理接入链路与回程链路之间的干扰的对应干扰管理方案。所提出的算法和架构示出了110%的中位吞吐量增益的下行链路和40%的上行链路在根据3GPP方法进行的系统仿真。
2015-10-08 cs.NI
The Mean Interference-to-Signal Ratio and its Key Role in Cellular and Amorphous Networks
我们介绍了一个简单而强大的和通用的分析框架，近似的SIR分布在蜂窝系统的下行链路。它基于平均干扰信号比，并产生所讨论的SIR分布和参考SIR分布之间的水平间隙（SIR增益）。作为应用程序，我们确定的SIR增益基站沉默，合作，和网格部署的基础架构，是基于泊松部署的基站和最强的基站关联。应用表明，所提出的方法统一了最近的几个结果，并提供了一个方便的框架，分析和比较未来的网络架构和传输方案，包括无定形网络，其中用户由多个基站提供服务，因此，（硬）小区关联变得过时。
2014-06-11 cs.IT cs.NI math.IT
PCNM: A New Platform for Cellular Networks Measurements and Optimization
在本文中，我们提出了PCNM，一个新的蜂窝网络测量移动平台。PCNM基于一组技术，这些技术将理论计算和模拟量身定制为真实的蜂窝网络环境。它包括：（a）测量基站（BS）的不同参数的模块，诸如定位、小区标识、时间提前信息、接收电平和质量，（b）通过监视一组移动节点来优化网络测量任务的新协议，以及最后（c）通过添加新基站来扩展现有蜂窝网络的能力。我们评估我们的遗传算法用于减少节点的移动性和优化的测量提取N个基站使用k个移动传感器（k >= 1）。我们展示了如何将实际测量（以协作方式使用移动传感器）与理论和预测方法相连接，对蜂窝网络的维护，扩展和性能评估具有很高的益处。
2012-10-01 cs.NI cs.OH cs.PF
R.F. Pollution Reduction in Cellular Communication
R. F.在印度，污染在当时的情况下被认为是对健康的危害。人们对在住宅区安装手机信号塔提出了很多抗议。最近，印度高等法院发布了一项命令，禁止在住宅区安装塔楼。为了满足印度蜂窝通信的指数需求，这将是未来增长的一个挫折。必须开发适当的解决方案以满足需求以及社会对RF污染的关注。本文涉及在居民区安装低功率基站而不是高功率宏小区基站。宏站被提议用于快速业务，低功率微小区用于慢速业务/行人，微微小区/毫微微小区用于室内使用。这些小区将与自适应频率分配技术和A-SDMA方法一起处于分层结构中。
2012-04-10 cs.CY cs.NI
Performance Analysis of Fifth-Generation Cellular Uplink
预计第五代蜂窝网络相对于第四代网络至少会表现出三个主要的物理层差异：毫米波传播、天线阵列方向性和基站密度。在本文中，这些差异对单载波频域多址上行链路系统的跳频性能的影响进行了评估。一个新的分析，这是更详细的比任何其他在现有的文献，并容纳实际的基站拓扑结构，捕捉上行链路通信的主要特点。介绍了基于毫米波测量的距离相关幂律、阴影和衰落模型。说明了基站密集化、高度定向扇区化和跳频的有益效果。
2015-08-25 cs.IT cs.NI math.IT
Coverage in mmWave Cellular Networks with Base station Cooperation
由于遮蔽和阻塞而导致的信号中断的存在预计将成为毫米波（mmWave）网络中的主要瓶颈。此外，在毫米波网络将具有密集基站部署的预期愿景下，来自强视距基站的干扰也会增加，从而进一步增加中断的概率。为了解决减少中断的问题，本文探讨了在毫米波异构网络的下行链路中基站协作的可能性。这项工作的主要重点是表明，在一个随机的几何框架，从随机定位的基站的合作降低中断概率。由于高度定向的传输将经历较不严重的衰落，人们可能会期望合作将增加覆盖概率，我们的数值例子表明，事实上是这样的。覆盖概率的会计得出：不同的衰落分布，天线方向性和阻塞。数值结果表明，在密集的毫米波系统中，基站合作的覆盖范围，并没有小规模的衰落大大超过没有合作的覆盖范围。相比之下，当毫米波网络密度较低时，信号阻塞的概率较高，并且具有瑞利衰落，则报告了不显著的增加。
2015-03-18 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Base Station Antenna Downtilt in Downlink Cellular Networks
根据最近的研究，当基站（BS）天线和用户设备（UE）天线之间的绝对高度差大于零时，下行链路（DL）蜂窝网络的面积频谱效率（ASE）性能将随着全负载超密集网络（UDN）中的网络密集化而持续降低并最终为零，这被称为ASE崩溃。我们重新审视这个问题，通过考虑的BS天线下倾的下行链路网络容量的影响。通常，在实际网络中，BS和UE之间存在高度差。通常利用天线下倾来调整垂直天线方向图的方向，从而增加接收信号功率或降低小区间干扰功率以改善网络性能。从覆盖概率和ASE两个方面研究了基站天线下倾与下行网络容量的关系。推导了覆盖概率和ASE的解析结果，发现对于每个基站密度，存在一个最优天线下倾以获得最大的覆盖概率。此外，我们推导出数值可解的最佳天线下倾，这是一个函数的基站密度的表达式。我们的理论和数值结果表明，应用最佳天线下倾后，网络性能可以得到显着改善。具体地，利用最佳天线下倾，ASE崩溃可以在基站密度方面延迟近一个数量级。
2018-02-21 cs.IT cs.NI math.IT
Performance laws of large heterogeneous cellular networks
我们提出了一个异构蜂窝网络的模型，假设一个空时泊松过程的呼叫到达，独立标记的数据量，并由不同类型的基站（具有不同的传输功率）表示的独立泊松过程的叠加在平面上。每个站点应用处理器共享策略来服务到达其附近的用户，由受一些随机信号传播效应（遮蔽）扰动的Voronoi单元建模。用户的峰值服务速率取决于其相对于服务站的信号干扰噪声比（SINR）。小区的相互依赖性（由于小区外干扰）经由影响SINR的空间分布的小区负载方程的某个系统来捕获。我们使用这个模型来研究在一个半解析的方式（只涉及静态模拟，处理的排队理论的结果的时间演变）网络性能指标（小区负载，平均用户数）和服务质量感知的用户（平均吞吐量）由不同类型的基站。我们的目标是确定这些性能指标的宏观规律，包括随时间和网络几何形状的平均值。文中给出的规律在实际网络中得到了验证。
2015-03-19 cs.NI math.PR
Capacity analysis of a multi-cell multi-antenna cooperative cellular network with co-channel interference
同频干扰的表征和建模对于实际多小区蜂窝网络的设计和性能评估至关重要。基于α稳定过程，提出了一种多小区多输入多输出（MIMO）蜂窝网络同频干扰的解析模型。数值分析了不同信道参数对新干扰模型的影响。此外，精确的归一化下行链路平均容量推导出一个多小区MIMO蜂窝网络的同信道干扰。此外，推导了具有同信道干扰的多小区多输入单输出（MISO）协作蜂窝网络中小区边缘用户的归一化下行平均容量的闭式表达式。从新的同信道干扰模型和容量出发，采用数值方法研究了多小区多天线蜂窝网络中协作天线和基站对小区边缘用户性能的影响。仿真结果表明，协作传输可以提高多小区多天线协作蜂窝网络的容量性能，尤其是在干扰基站密度较高的情况下。随着协作天线或基站数量的增加，容量性能增益降低。
2014-12-17 cs.IT cs.NI math.IT
Planning Solar in Energy-managed Cellular Networks
最近，人们对无线网络的能源效率和环境影响非常感兴趣。假设基站是使用大部分这种能量的网络元件，许多研究已经处理了通过在低负载时段期间关闭基站来减少基站所使用的能量的方法。除此之外，安装由太阳能电池板、电池、充电控制器和逆变器组成的太阳能收集系统是进一步减少网络环境影响的另一种方法，一些研究已经针对单个基站处理了这一问题。在本文中，我们表明，这两种技术是紧密耦合的。我们提出了一个数学模型，捕捉太阳能安装在网络和能源管理基站的动态操作之间的协同作用。我们研究了这两种方法之间的相互作用，数百个基站的网络，并表明，每种方法被引入到系统中的顺序确实使成本和性能方面的差异。我们还表明，安装太阳能并不总是最好的解决方案，即使太阳能的单位成本小于电网成本。我们的结论是，规划太阳能安装和基站的能源管理必须联合进行。
2018-08-27 cs.NI math.OC
Interference Minimization in 5G Heterogeneous Networks
在本文中，我们将重点关注具有代表性的5G网络场景之一，即多层异构蜂窝网络。为了降低下行链路同信道干扰，研究了用户关联。首先，为了分析多层异构蜂窝网络中不同层的基站通常采用不同的发射功率，我们提出了一种传输功率归一化模型（TPNM），它能够将多层蜂窝网络转换为单层网络，使得所有基站具有相同的归一化发射功率。然后使用TPNM，在复杂的多层环境中的任何点接收到的信号和干扰可以通过考虑等效单层蜂窝网络模型中的相同点来分析，从而显著简化分析。在此基础上，我们提出了一种新的用户关联方案在异构蜂窝网络中，其中的基站，导致最小的干扰，其他同信道移动台是从一组候选基站，满足服务质量（QoS）约束的一个预期的移动台选择。数值结果表明，所提出的用户关联方案是能够显着减少与现有的计划相比，下行链路的干扰，同时保持一个合理的良好的QoS。
2017-01-01 cs.IT cs.NI math.IT
Performance Impact of Base Station Antenna Heights in Dense Cellular Networks
在本文中，我们提出了一个新的和重要的理论发现。如果基站（BS）天线和用户设备（UE）天线之间的绝对高度差大于零，则对于超密集（UD）小小区网络（SCN），随着BS密度增加，在覆盖概率和区域频谱效率（ASE）方面的网络性能将连续地朝向零降低。这一发现无论在数量上还是在质量上都与现有文献的结论完全不同。特别是，这种性能行为对第五代（5G）时代的UD SCN的部署具有巨大影响。网络运营商可能会投入大量资金来部署更多的网络基础设施，而仅仅获得更少的网络容量。我们的研究结果表明，解决这个问题的一种方法是将SCN BS天线高度降低到UE天线高度。然而，这需要一个革命性的方法BS架构和部署，这在本文中也进行了探讨。
2017-09-26 cs.IT cs.NI math.IT
Seasonal Statistics of Shannon Rate in a Dynamical Poisson-Voronoi Cellular Network
INRIA Paris（法国国家信息与自动化研究所巴黎分部）；Ecole Normale Superieure Paris（巴黎高等师范学院）
研究动态泊松-维诺伊细胞网络中用户切换和服务基站的季节性统计，分析香农容量在不同时间点的性能变化。
2026-10-20 cs.NI math.PR
Delay Minimizing User Association in Cellular Networks via Hierarchically Well-Separated Trees
我们研究下行链路延迟最小化的上下文中的蜂窝用户关联策略，将移动用户映射到基站。我们注意到，延迟最小用户关联问题适合于更广泛的网络效用最大化类，可以作为一个非凸二次规划。这种非凸性激发了一个分裂的二次目标函数，它捕获了原始问题的固有权衡：与提供最高信号干扰噪声比（SINR）的站相关联，与拥塞最少的站相关联。我们发现分裂长期制定是服从线性化的分层良好分离树（HST），它提供了一个线性近似恒定失真的嵌入基站。我们提供了一个数值比较的几个问题的配方，并发现，适当的优化参数选择，二次重构产生的关联政策的总和延迟，接近原来的网络效用最大化。我们还评论更困难的问题时，空闲基站（那些没有关联的用户）被停用。
2015-01-11 cs.IT cs.NI math.IT
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
Coverage Analysis for UAV-Assisted Cellular Networks in Rural Areas
尽管农村地区的覆盖增强是下一代无线网络（即，5G和6G），低预期利润阻止了电信提供商在人口稀少的地区投资。因此，需要设计和部署具有成本效益的替代方案，将蜂窝基础设施扩展到这些地区。一个具体的数学模型，表征和清楚地捕捉上述问题可能是一个关键的推动力，研究任何潜在的解决方案的效率。不幸的是，通常使用的数学工具，模型大规模无线网络的目的是不捕捉不公平，在蜂窝覆盖方面，遭受郊区和农村地区。事实上，在大城市中，蜂窝部署基本上是容量驱动的，因此蜂窝基站密度在市中心最大，并且在远离市中心时下降。在本文中，一个新的随机几何为基础的模型，以显示覆盖的空间变化之间的城市，郊区和郊区的定居点。事实上，通过实施非齐次泊松点过程（PPP），它是可能的，以研究在一个现实的情况下，地面基站（TBS）聚集在城市中心周围，而外部空中基站（ABS）均匀分布在城市禁区外的性能指标。在此基础上，我们的模拟结果可以量化的改善，在覆盖概率方面，即使是一个令人惊讶的低密度的ABS可以带来周边地区取决于禁区的延伸，使我们能够得出有见地的考虑。
2021-03-25 cs.CG cs.NI
A Versatile Dependent Model for Heterogeneous Cellular Networks
我们提出了一个新的模型，异构蜂窝网络，层之间的依赖关系。特别是，它将较低层基站放置在宏蜂窝覆盖较差的位置，并且它包括一个小蜂窝模型，用于目标是增强网络容量的情况。
2013-05-07 cs.IT cs.NI math.IT
A case study on regularity in cellular network deployment
本文旨在验证$β$ -Ginibre点过程作为蜂窝网络中基站位置分布的模型。$β$ -Ginibre是一个排斥点过程，其中排斥由$β$参数控制。当$β$趋于零时，点过程按规律收敛于泊松点过程。如果$β$等于1，则它成为一个Ginibre点过程。在巴黎（法国）收集的真实数据的模拟表明，基站的位置可以与一个$β$ -Ginibre点过程。此外，我们证明了它们的叠加趋于泊松点过程，因为它可以从实际数据中看到。部署策略的定性解释来自原始数据的模型拟合。
2015-05-22 cs.NI math.PR
Traffic Prediction in Cellular Networks using Graph Neural Networks
蜂窝网络是在全世界提供主要通信手段的无处不在的实体。蜂窝网络中的一个主要挑战是用户数量及其对电信服务的使用的动态变化，这导致某些基站处的过载。处理这种过载问题的一类解决方案是部署无人机，其可以充当临时基站并从过载的基站卸载流量。在开发这个解决方案的过程中有两个主要挑战。首先，预计无人机将出现在基站周围，其中未来将发生过载，因此需要预测业务过载。其次，无人机资源高度受限，只能飞行几分钟。如果受影响的基站真的很远，无人机永远无法到达那里。这需要将无人机初始放置在可能发生过载的扇区中，因此再次需要交通预报，但在不同的空间尺度上。必须指出的是，该问题所造成的区域的空间范围和可供无人机使用的极其有限的电力资源构成了一个巨大的挑战，如果不将无人机部署在战略位置以减少飞行到所需高需求区域的时间，就很难克服这个挑战。此外，由于无人机以有限的速度飞行，因此采用可以预测交通激增的预测解决方案非常重要，以便无人机可以在实际发生之前卸载过载。这两个目标都需要对蜂窝网络流量进行分析和预测，这是本项目的主要目标
2023-01-30 cs.LG cs.NE cs.NI
