面向弹性用户的异构Small Cell网络动态资源优化与管控方法

Currently, large scale elastic behaviors and small scale diverse requirements in heterogeneous small cell networks (HeSNets) leads to complex elastic interference and inefficient resource management. It's more and more important to solve those problems and improve network operation efficiency when considering elastic users. There are four aspects in this proposal: 1) the users' large scale elastic behaviors are implored, moreover, the definition and formulation of users' group mobility is given, followed with the discussion of the group game's formulation and impact of the user's behavior to the equilibrium. 2) Users' small scale diverse requirements are learned, and the elastic traffic model and suitable resource allocation scheme is proposed. 3) Based on the elastic behaviors, fresh ideas for distributed radio resource allocation based on the sensed interference situation are provided to enhance the energy efficiency. 4) To adapt the users' high elasticity in access control and network selection, users' dynamic distribution is analyzed, and then mobility-aware network selection scheme is investigated to achieve load balanced elastic access control.

当前异构small cell网络中用户宏观弹性行为与微观弹性需求凸显,导致弹性干扰复杂和资源管理效率低下等问题。面对弹性用户激增的异构无线网络环境，如何解决其带来的一系列问题、提高网络运行效率变得越来越重要。本课题在以下四个方面展开研究：1）对用户的宏观弹性行为进行挖掘，给宏观弹性行为的定义和量化标准，探讨群体用户的群组博弈建模及弹性用户行为对群组博弈均衡的影响。2）对用户的微观差异化弹性需求进行感知学习，给出不同类型弹性业务用户的行为模型，并给出满足用户差异化需求的资源适配机理。3）基于用户的宏观弹性行为与微观弹性需求，探讨异构网络之间的干扰态势感知策略，并基于感知结果进一步研究分布式的无线资源优化问题，提出抑制弹性干扰的能量效率增强机制。4）针对用户弹性度提高所导致的接入控制和网络选择问题，分析用户网间分布动态，设计弹性感知的网络选择管理机制，实现负载均衡的高效动态弹性接入控制。

当前异构 small cell 网络中用户宏观弹性行为与微观弹性需求凸显导致弹性干扰复杂和资源管理效率低下等问题。为了这些问题，本项目通过研究用户宏观弹性行为、差异化弹性需求、资源优化、接入控制等问题中蕴含的科学规律，提出创新的理论和方法，为面向弹性用户激增的异构无线网络动态资源优化与管控方法研究奠定科学基础。.具体而言，本项目包括四个方面的研究内容：用户宏观弹性行为特征建模及群组博弈的演化规律，我们给出用户宏观弹性行为的定义和量化标准，探讨群组博弈建模及用户行为对群组博弈均衡的影响；用户微观弹性认知与需求差异化资源适配，我们基于匹配理论和Lyapunov优化，提出一种新型网络能效优化框架，采用最低QoS要求提供可靠的传输。该部分研究还被应用于资源优化问题中，取得了一系列重要成果，相关工作被国内外学者大量引用，并获得较高评价；基于干扰态势感知的弹性用户能量效率优化框架，我们运用博弈论建模，提出基于非合作博弈论的资源分配方案，显著缓解跨层干扰；弹性用户的柔性接入控制与网络选择理论，我们分析用户网间分布动态，设计考虑网络边缘缓存的弹性感知的柔性接入控制，实现负载均衡的高效网络选择理论。.成果转化及应用方面，部分理论成果被应用于我国边境地区，有效缓解了边境地区移动通信网络的干扰，大幅度提升通信网络的服务质量。.在本项目的资助下，发表第一作者/通信作者IEEE一区二区SCI期刊论文21篇，EI论文19篇。截止目前为止，发表文章被引用3000余次（Google Scholar）。在此期间，项目负责人担任IEEE通信汇刊、IEEE绿色通信与网络汇刊、IEEE Communications Letters编委，项目负责人张海君获得国内外奖项包括：2019年国家优秀青年科学基金项目；中国通信学会青年科技奖；2018年IEEE通信系统与建模技术委员会最佳期刊论文奖（首次授予华人）; 2018年国际无线电科学联盟青年科学家奖；2017年中国科协“青年人才托举工程”；IEEE 通信学会2017年最佳青年作者论文奖（首次授予华人）；2018年IEEE绿色通信与计算技术委员会最佳会议论文奖；2018年IEEE VTC 最佳论文奖；2017年IEEE ICCC 最佳论文奖。