基于可再生能量协作的雾无线接入网络资源分配

谭静茹，徐东明，关文博

(1.西安邮电大学 通信与信息工程学院，西安 710121；2.西安电子科技大学 微电子学院,西安 710071)

0 引 言

近年来，随着无线通信网络的飞速发展，人们对于数据流量的需求激增。云无线接入网(Cloud Radio Access Network,C-RAN)可以很容易地覆盖小区中所有用户的业务数据信息，但网络中前传链路容量和传输时延面临巨大压力[1]，为此，具有缓存节点的雾无线接入网(Fog Radio Access Network,F-RAN)应运而生。在F-RAN网络中，存在四种通信模式：C-RAN模式、本地分布协作(Fog Access Point,FAP)模式、终端直通(Device to Device,D2D)模式以及大功率节点(High Power Node,HPN)模式[2]。相较于C-RAN网络，F-RAN网络能够有效缓解前传链路压力并为高移速用户提供数据传输[3-4]。但与此同时，F-RAN中巨大的能耗开销问题难以忽视，网络寿命和能量约束影响着网络的性能，解决此问题的首要突破点就是进行绿色通信和能量收集(Energy Harvesting,EH)的协作，在网络高数据速率传输的同时提高经济效益，解决环境污染。

网络资源的低效利用往往导致负载失衡、呼叫阻塞事件增多和用户服务质量的下降。能量收集技术是解决上述问题最直接最可行的方法[5-8]。在F-RAN网络能效问题的研究中,文献[9]提出了一种节能虚拟化架构的F-RAN，通过对所提结构能量消耗的研究，得出网络功能虚拟化技术可以提高F-RAN中边缘设备的数据处理能力并提升F-RAN的能量效率；文献[10]研究了F-RAN网络中基带处理单元(Building Baseband Unit,BBU)和远端无线射频单元(Remote Radio Head,RRH)之间的资源分配问题，通过合理的装箱使得较少的BBU为RRH提供服务，从而减少系统的能量消耗；文献[11]在考虑边缘计算的前提下通过研究用户关联和波束赋形提出了一种节能的F-RAN网络，以能量效率最大化为优化目标，使用启发式算法对优化问题进行求解，可显著提高系统能量效率；……