无线网络技能作为信息技能重要的组成部分，孕育着新的重大突破机会，正加快向多网共存和事务交融方向展开。在传统信息理论指导下，蜂窝移动通讯网、广播网、移动互联网、无线局域网和无线传感网等各类无线网络技能迅速展开，构成了多网共存的“通讯战国年代”。但这些网络为了寻求本身利益最大化，片面强调各自的全面掩盖和独立展开，导致网络重复建造、资源糟蹋、环境污染和电磁环境恶化，投入产出能效比继续下降。跟着多模智能通讯终端的日益遍及，用户关于多种无线网络、事务类型和服务质量的挑选更具自主性、多样性和互动性，这表明以用户需求为中心的“个性化服务年代”的到来。如安在“通讯战国年代”完成多网协同掩盖，进步多网下的全体能效比，优化用户跨网服务体会，是需求处理的火烧眉毛的问题。
用户的需求和体会是无线网络迅速展开最重要的推动力。从20世纪90年代个人移动通讯开端大规模运用开端，世界学术界和工业界都对用户行为和事务体会进行了许多的建模剖析。早在2006年，我国移动、沃达丰等七大运营商就建议成立了下一代移动通讯网络(NGMN)安排，致力于从用户需求和体会的视点来引导无线通讯网络的展开[1]。在网络容量受限的条件下，需求将网络资源与用户需求进行适宜的匹配，这推动了多网协同掩盖技能的展开。
在20世纪90年代，国内外通讯界要点针对单网络下的掩盖问题进行了长时刻的研讨。近年来，国内外通讯界开端针对多网状况下的协同掩盖问题展开探究，乃至展开相关的标准化准备作业。3GPP[2]针对未来的异构无线网络下的无线资源办理提出了通用无线资源办理(CRRM)模型，经过添加CRRM服务器对交融WCDMA、GSM/EDGE等多个无线接入网的异构网络进行全面一致的资源办理。这是一种依据紧耦合的异构网络无线资源办理模式。CRRM的功用模块能够分为两个部分：联合办理模块和独立履行模块。其间联合办理模块独立于各种无线接入技能(RAT)，是CRRM的履行要点，首要履行联合接收操控、联合切换操控、联合资源分配以及联合时刻调度。从项目支撑上来看，欧盟出资2 100万欧元展开了“针对建议和办理与方位无关的优化个人服务的先进网络接口规划II期”(DAIDALOSII)项目[3]，首要以用户的服务需求为中心，研讨在异构网络下怎么优化能量分配的问题。在日本的e-Japan计划中，也相同赞助了多个相似的项目，如“依据无线接入立异的多媒体整合网络”(MIRAI)[4]等。
世界学术界近年来也纷繁撰写论文，论述进行多网络协同掩盖的重要性并展开相关的建模和剖析。例如，麻省理工学院的D.Shah等人从信息论视点剖析了网络容量的可扩展性[5]。瑞士洛桑联邦理工学院的E.Telatar等人运用多输入多输出(MIMO)信道容量取得了大型Ad Hoc网络单链路容量的上界，证明跟着用户数不断添加，单链路容量上界趋于零[6]。加利福尼亚大学的Franceschetti等人初次提出了无线通讯网络容量的物理极限理论[7]。
归纳以上世界学术界展开动态和趋势能够看出，世界上正在展开各种不同无线接入网络的容量剖析，以及针对用户行为和事务散布进行建模研讨。别的，世界学术界和工业界都对网络能量与用户服务的匹配问题进行了探究，经过树立一些跨层优化的机制来使尽量多的用户得到满意的服务体会。但它们缺少对网络本身根底信息理论的研讨，对未来无线网络的展开方向没有一个非常明晰的知道。因而，对新一代无线网络本身展开原创性理论的全面体系研讨是当时迫切需求处理的问题。
文章别离剖析了异构的无线网络和同构的广域与局域同掩盖的无线网络场景，研讨依据协同掩盖的绿色网络技能。
1 协同掩盖
协同通讯是指依据用户与用户、用户与站点之间的无线信道特性、用户功率约束以及用户服务需求等，凭借附近站点或用户进行中继、协同与分集，完成牢靠传输的技能。其原理如图1所示。图1顶用户数据X经中继信道和直接信道发送到接收端，接收端收到组成信号Y。
略有别于协同通讯，协同掩盖是指在同一区域一起存在着的多个网络之间，经过基站(或接入点。本文后续部分将不差异基站与接入点，一致称为基站)之间的彼此协同，一起对被掩盖区域内的各种无线用户进行服务。图2显现了异构网络协同掩盖的一种景象：蜂窝移动通讯网络的基站与Wi-Fi、无线局域网(WLAN)等具有热门掩盖才能的短距离无线网络的基站之间，经过无线衔接的办法进行信令交互，完成网络间的相互协同。图3显现了同构的蜂窝网络的广域与局域网络之间，经过有线衔接的办法进行信令交互，完成协同掩盖。两图中的虚线均表明有线衔接。
1.1 异构网络的协同掩盖
为满意不断添加的用户需求，各种无线网络被许多建造。常见的无线网络有蜂窝移动通讯网、WLAN、Wi-Fi、无线传感网等，这些网络在给用户带来便当的一起也带来一些问题。怎么充沛运用这些现已存在的各种异构的无线网络，使终端能够自在接入异构的无线网络以取得服务，完成异构无线通讯网络的互联互通，并在确保必定的服务质量(QoS)的一起，节约网络全体的能量耗费，是当时的研讨要点。异构无线网络协同技能的研讨热门首要包含联合无线资源办理、异构移动性办理、安全性确保、中继节点功率分配等。
联合无线资源办理能确保异构网络中无线资源的高效运用与和谐运用，是进步频谱资源运用率和完成协同掩盖的有用手法，现在已成为新一代异构无线网络(如4G/B3G)中的关键技能。联合无线资源办理首要包含笔直切换、速率分配和联合接收操控等功用。例如，一个多模终端一起支撑宽带码分多址(WCDMA)和Wi-Fi，当从室外进入Wi-Fi信号掩盖较好的室内时经过联合无线资源办理，终端将切换到Wi-Fi网络。这样的网络既弥补了宏蜂窝在室内的掩盖，另一方面也分流了宏蜂窝网络的负载。
从移动运营商的视点，异构网协同的计划应该倾向于以现有的蜂窝网为主体，无线个域网、无线局域网、无线传感器网等短距离无线接入网作为弥补部分，经过蜂窝网对整个通讯体系进行会集的操控和办理，以完成异构无线网络的互联互通。这种计划能够充沛维护现有蜂窝无线通讯体系的既有出资，有用地进步网络功用，一起简化未来蜂窝移动网络的网络规划，并且不会影响移动运营商当时的商场方位。
1.2 同构广域与局域网络的协同掩盖
无线蜂窝网中，广域和局域掩盖有着不同的功用，一起完成整个方针服务区域的无缝掩盖。局域掩盖的呈现是无线网络蓬勃展开的成果。网络前期的铺设，重心在于处理室外掩盖存在的问题。跟着多年来网络规划、优化才能的进步，室外掩盖中简略呈现的问题都已根本处理，而室内掩盖的问题越来越杰出。
当时完成室内掩盖的办法为：由室外宏蜂窝一起供给掩盖区域内的室内掩盖，在话务量会集的当地，设置室内微蜂窝，一起处理掩盖和容量问题。微蜂窝有许多特色，如掩盖半径小、发射功率较小、基站天线置于相对低的当地等，并且微蜂窝信号传达首要沿着视野进行，衰减小，此外微蜂窝组网也比较简略。正是因为微蜂窝有着这些特色，为了满意用户需求，运营商建造了许多的微蜂窝基站，带来了许多的电量耗费，构成许多的温室气体CO2的排放。因而研讨广域、局域网络协同掩盖技能，具有重要的价值。
1.3 协同掩盖绿色技能
依据以上介绍能够知道，当时我国通讯职业多网共存的局势现已构成。而通讯职业的能耗巨大，也现已引起各方面的注重[8]，是当时亟待处理的一个问题。绿色通讯是当时研讨的一个热门。当时无线通讯网重复建造带来的资源糟蹋、环境污染和电磁环境恶化等问题，都需求绿色通讯技能予以处理。
注意到当时各种基站的固定能耗较大(能耗根本占基站满负荷运行时能耗的一半以上)，规划新的绿色节能技能以节约这部分能耗，对无线通讯体系的节能有着重要意义。依据此，本文并不研讨低层的详细技能以完成网络的协同作业，而是从网络高层进行考虑，研讨如安在协同掩盖的前提下，经过必定的战略分配不同网络下的用户，并关掉部分网络的基站以节约固定能耗，使同一区域一起存在的多种无线网络的全体服务才能与该区域顶用户的全体服务需求相匹配，在满意QoS要求的前提下，完成网络全体能耗的下降。中心思维是：在同一掩盖区域，假如某种网络能效高的基站有剩下的服务才能为其他网络能效低的基站下的用户服务，能够挑选关掉能效低的基站，然后完成全体上的节能，并一起到达确保服务质量的意图。
对区域中S中的一切基站进行查找，将其服务才能与用户需求进行匹配，在确保用户服务质量的一起，关掉能效较低的基站。依据终究匹配的成果，核算区域S中网络总能耗为：
公式中，区域S内无线网络为Wn，其间n=1,2,…,N代表网络标号；无线网络Wn下每个基站的固定能耗相同，均为Jn (焦耳)；无线网络Wn对用户进行服务时，给用户交互每比特耗能Mn (焦耳/比特)；无线网络Wn下的基站集合为{Bnj}，其间j =1,2,…,N；无线网络Wn下的用户集合为{Unk}，其间k=1,2,…,N；无线网络Wn的第j个用户的需求为D(Unk)；同种基站的服务才能完全相同。
2 异构网络协同掩盖的仿真及成果剖析
为剖析依据协同掩盖的绿色网络技能对网络能效比和对用户的服务才能的提高程度，本节对两异构网络协同掩盖的状况进行仿真。因为同构网络与异构网络只是在基站之间交互信令时有差异，因而本节的仿真成果也相同适用于同构网络。
2.1 仿真条件
在归一化面积为1的正方形区域S中，存在蜂窝网A，以及其他短距离网络B。为简略起见，假定：
(1)A的基站100个，均匀散布于区域S中；B的基站100个存在于随机选定的方位上。
(2)A网络下的一切基站功用指标完全相同，B网络下也如此。A网络中基站所能一起服务的用户数依次为40，B网络下基站一起服务的用户数为10。
(3)A网络中单个基站在无用户接入时的固定能耗归一化为2，B网络的单个基站固定能耗归一化为1。
(4)A网络中单个基站对每个用户进行服务时的边沿能耗(即每添加一个用户后添加的能耗)归一化为0.04，B中单个基站对每个用户进行服务时的边沿能耗归一化为0.02。
(5)区域S中，A网络的用户数依次为3 000个，B网络中为1 000个。用户方位均遵守正态散布。
2.2 仿真成果及剖析
图4所示为区域中网络A、B的基站以及用户的散布状况。方框代表网络A的基站，均匀散布在区域中；*号代表B中的基站，方位随机散布在区域中；方点代表区域中的用户方位。依据图4的散布图，对一切基站的服务才能与其所掩盖区域的用户需求进行匹配。
显现了区域内网络全体能量耗费与是否进行协同之间的联系，其间的能量进行了归一化。由图5能够看出，有协一起的能量耗费，比无协一起的能量耗费下降了8%。阐明该协同掩盖技能具有显着的绿色节能才能。图6显现了网络全体服务才能与是否进行协同之间的联系。由图中能够看出，进行网络协同后，区域S 中的无线网络的全体服务才能有很大提高。无线用户接入率由原先的95%左右，提高到当时的100%。网络资源得到了充沛的运用。
3 结束语
本文研讨了依据协同掩盖的绿色网络技能，提出了一种依据基站服务才能与用户需求进行匹配的网络协同战略。该战略以节能为意图，经过网络间的协同以及小区间的协同，在满意用户需求的前提下，让能效功用高的基站在本身服务才能有剩下的状况下，为能效功用低的基站下的用户供给服务，然后关掉部分能效低的基站，以完成节能的意图。从仿真成果能够看出，本文提出的依据协同掩盖的绿色无线网络技能在体系能效比以及用户接入成功率方面均有较显着的增益。
