Yeni nesil yeşil hücresel haberleşme sistemlerinde baz istasyonu anahtarlaması ile enerji verimli kullanıcı ataması

Abstract

The number of user devices in cellular communication networks (mobile phones, tablets, etc.) showed a large increase in the last ten years. These tools require high data rate which has led to a huge energy need in cellular communication networks. This emerging large energy requirement has increased interest in energy-efficient cellular communication networks. The power consumed by the base station level has a very large portion in the total power consumption of cellular communication networks. Cellular communication networks can be made energy efficient, with the power gained from base station switching. In this study, the user assignments to the base stations has been done by proposed base station switching algorithms. In the first section of the study, we proposed a pricing-based algorithm for user assignments and base station switching. In this algorithm we switched off the base stations, which consume power even though they do not transmit and power saving has been achieved. In the second part of the study, we consider a heterogeneous network. We did user assignments and base station switching while maximizing the proportional fairness between the users. In addition, we introduce a total power consumption constraint for base stations. Moreover we have showed with simulation studies that proposed algorithms have high performance results.

Hücresel haberleşme ağlarında yer alan kullanıcı araçları sayısı (cep telefonları, tabletler v.b.) son on yılda büyük bir artış göstermiştir. Kullanıcı araçlarının artması ve bu araçların da yüksek veri hızına ihtiyaç duymaları hücresel haberleşme ağlarından büyük bir enerji ihtiyacına sebep olmuştur. Ortaya çıkan bu büyük enerji ihtiyacı, enerji verimli hücresel haberleşme ağlarına, hem akademi hem de endüstri tarafından ilgiyi arttırmıştır. Baz istasyonlarının harcadığı güç seviyesi, hücresel haberleşme ağlarının toplam güç harcama seviyesine bakıldığından çok yüksek bir paya sahiptir. Baz istasyonu anahtarlanmasıyla elde edilecek güç tasarruf seviyesi ile hücresel haberleşme ağları enerji verimli hale getirilebilmektedir. Bu çalışmada, kullanıcıların baz istasyonlarına atanması, önerilen baz istasyonu anahtarlama algoritmalarıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde kullanıcı atamaları ve baz istasyonu anahtarlaması için fiyat tabanlı bir algoritma önerilmiştir, bu algoritma ile iletim yapmadığı halde sabit bit güç harcaması yapan baz istasyonları kapatılmış ve güç tasarrufu sağlanmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde ise kullanıcı atamaları ve baz istasyonu anahtarlaması heterojen ağda yapılırken, kullanıcılar arasında veri hızı kapsamında oransal adalet sağlanmış ve baz istasyonlarının güç harcaması için toplam güç harcama kısıtı belirlenmiştir. Yapılan simülasyonlarla önerilen algoritmaların yüksek performansa sahip oldukları görülmüştür.