[发明专利]5G弹性覆盖系统多回程链路选择与功率分配联合优化方法

说明书

本发明公开了一种5G弹性覆盖系统多回程链路选择与功率分配联合优化方法，该方法解决了多回程链路系统的回传链路选择与回传功率分配问题。该方法将用户业务分为5G三大典型业务，假设小基站传输队列拥有对应三种回传方式的三个子队列，通过排队论分析了数据包在小基站子队列上的传输时延，对以最大化时延容忍弹性值为优化目标进行建模，并将优化问题分解为回传链路选择子问题和回传功率分配子问题，最终得到多回程链路与功率分配联合优化算法。该方法降低了网络基站传输业务数据包的平均时延，并且有效提高了网络的传输速率。

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，主要涉及一种5G弹性覆盖系统多回程链路选择与功率分配联合优化方法。

背景技术

随着5G移动通信技术的快速发展，泛在高带宽的网络给人们带来多样化，高质量业务。但是，城市和农村热点区域大量的视频直播等大流量业务仍然给网络提出了新的挑战，要求网络具有按需覆盖的大流量接入与回程能力。由于5G接入与回程一体化基站具有灵活、高效、经济等特点，为大容量按需覆盖需求提供了一种重要的解决方案。

近年来，国内外学者对单回程链路的接入与回程联合优化技术已经进行了深入研究。已有研究工作都是针对异构超密集网络中小基站的接入链路与单个回程链路进行资源分配的联合优化。在很多热点场景，为了提高通信的可靠性、灵活性和适用性，基站需要具有多回程链路的能力，但是现有研究缺乏针对应大容量多业务需求的应用场景下具有多回程链路的小基站优化问题进行深入研究。

发明内容

发明目的：为解决大容量多业务需求的应用场景下具有多回程链路的小基站回程链路选择与功率分配等问题，本发明研究了多回程链路的5G弹性网络覆盖模型，并引入匹配度因子，在满足典型应用场景下的多种用户业务差异性服务需求下，提出了一种5G弹性覆盖系统多回程链路选择与功率分配联合优化方法，选择合适的回传链路的同时最大化时延容忍弹性值，可以降低网络业务数据包的平均传输时延，满足多种用户业务差异性的服务需求。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种5G弹性覆盖系统多回程链路选择与功率分配联合优化方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、通过用户业务模型计算出当前时刻每个业务数据包的平均到达率，通过回传信道模型计算出当前时刻三个回传信道的回传链路总速率，通过小基站排队模型计算出每个业务数据包进入小基站队列时的平均排队时延；

步骤S2、计算匹配度因子，得到业务数据包在不同回传链路上的有效回传速率，建立以最大化时延容忍弹性值为目标的回传链路分配问题的模型；

步骤S3、使用回传链路分配策略，求解回传链路分配问题；

步骤S4、使用回传功率分配策略，求解回传功率分配问题；

步骤S5、结合步骤S3与步骤S4的结果，得到5G弹性覆盖系统多回程链路选择结果与功率分配结果。

进一步地，该方法考虑由5G宏基站MBS和小基站SBS构成的双层异构网络；其中SBS通过卫星回程，无线Mesh回程和毫米波MMW回程三种回程方式，将用户业务数据回传至MBS或核心网；所有用户随机均匀地分布在网络覆盖区域内，一个用户同时只能被一个小基站或者宏基站服务；

网络覆盖区域包括K个由SBS提供服务的小基站用户SUE，以及L个由宏基站MBS提供服务的宏基站用户MUE，MUE的数据包直接传输给MBS，SUE的数据包通过SBS回传至MBS，MBS通过光纤连接至核心网。

进一步地，将用户业务分为超高可靠超低时延通信uRLLC业务，增强带宽eMBB业务和海量机器类通信mMTC业务三类，每类用户业务模型的建立方法如下：